Der digitale Aggregatzustand des Aluminiums

Deutsche Fassung des Autors. Der Beitrag erschien auf Englisch in Aluminium International Today, Ausgabe Juli/August 2021. Der Text steht so, wie er geschrieben wurde – ohne nachträgliche Korrekturen.

Manchmal geschehen grosse Veränderungen unmerklich. Alles scheint beim Alten zu bleiben, während sich die Dinge in Wirklichkeit rasant bewegen. Das gilt besonders jetzt, da die Menschheit einen neuen Raum geschaffen hat, der unsere gewohnten Vorstellungen davon, wie Werte entstehen und wem sie gehören, von Grund auf umformt.

Dieser Raum heisst Blockchain. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts entwickelt, wurde die Blockchain als der wichtigste technologische Durchbruch der Menschheit seit der Erfindung des Internets bezeichnet. Die Gesellschaft hat nun zwei Lebensräume – einen physischen und einen digitalen.

Objekte in der Blockchain kann man weder anfassen noch sehen. Aber sie existieren und sind ebenso real wie die physische Welt um uns herum. Wie bei der Entdeckung eines neuen Landes kann die Erkundung der Blockchain und ihrer faszinierenden Kryptografie den Weg zu einem noch ungehobenen Potenzial ebnen. Das gilt für alle Bereiche unseres Lebens und für alle Branchen, in denen wir tätig sind, den Aluminiummarkt eingeschlossen. Ich lade Sie ein, diese Erkundung gemeinsam zu unternehmen – aber bevor wir zur Anschauung kommen, klären wir die Grundlagen, damit die Reise ohne Turbulenzen verläuft.

Was ist Blockchain?

Sehen wir uns an, wie dieses neue Kryptoland funktioniert. Die Blockchain wurde 2009 erstmals für die Kryptowährung Bitcoin eingesetzt, um Transaktionen im System zu erfassen und Doppelausgaben ohne jede Aufsichtsbehörde zu verhindern. Das Konzept stammt von Satoshi Nakamoto. Doch bis heute ist unbekannt, wer hinter diesem Namen steht: eine Person oder eine Gruppe von Entwicklern? Sicher ist nur eines: Die Blockchain hat für immer verändert, wie wir Informationen speichern und Transaktionen absichern.

In gewisser Weise erklärt schon der Name – Blockkette – Aufgabe und Mechanik dieser Technologie. Eine Blockchain ist eine verteilte Datenbank – ohne Speicher, der an einem gemeinsamen Server hinge. Diese Datenbank speichert eine ständig wachsende Liste geordneter Datensätze, die Blöcke genannt werden.

Alle Blöcke eines Blockchain-Registers sind miteinander verbunden, und jeder folgende Block enthält Informationen über die vorangegangenen. So sammeln sich die Daten an und bilden eine laufend aktualisierte Datenbank.

Eines der Kernmerkmale der Blockchain ist die Dezentralisierung. Die Informationen über die Blöcke werden gleichzeitig von allen Nutzern des Netzes gespeichert, laufend aktualisiert und verweisen auf die vorangegangenen Blöcke. Versucht also jemand, Informationen im Register zu ändern, zu löschen oder zu ersetzen, vergleicht das System die Daten mit Tausenden anderer Versionen des Registers und findet die Abweichungen.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die kryptografische Verschlüsselung. Sie stellt sicher, dass die im System gehaltenen Informationen geschützt sind und einen Zeitstempel sowie den Verweis auf den vorangegangenen Block tragen. Die Verschlüsselung prüft den Zugang der Nutzer und erlaubt ihnen, nur jene Teile der Blöcke zu ändern, die ihnen «gehören». Das geschieht über private Schlüssel, ohne die ein Überschreiben unmöglich ist. Zudem sorgt die Verschlüsselung dafür, dass die Kopien der verteilten Blockchain bei allen Nutzern synchron bleiben.

Diese Basis ist sicher und praktisch unbegrenzt. Sie erlaubt eine unendliche Menge an Informationen, die zahllose Formen annehmen kann: von Transaktionen mit Kryptowährungen bis zur Schaffung digitaler Gegenstücke zu Werten der physischen Welt – zum Beispiel Aluminium.

Das Problem der Doppelausgabe

Versuchen wir zu verstehen, wie die Blockchain funktioniert, und nehmen wir dazu einen beliebigen Gegenstand aus der physischen Welt. Das kann die Kaffeetasse auf Ihrem Tisch sein, ein Apfel in Ihrer Hand – alles, was man anfassen und sehen kann. Da wir aber die Möglichkeiten der Blockchain für Aluminium betrachten, nehmen wir Aluminium. Stellen Sie sich vor, ich habe eine Tonne Aluminium und verkaufe sie Ihnen. Nun haben Sie eine Tonne Aluminium, und ich habe null. Ein simples Beispiel – aber sehen wir genauer hin, was da passiert ist, und vergleichen wir es mit den Möglichkeiten einer Blockchain.

Das Aluminium wurde physisch in Ihr Lager geliefert, sagen wir in Rotterdam, und diese Übergabe braucht keinen Beweis: Der Beleg ist die physische Lieferung selbst. Jetzt gehört das Aluminium Ihnen und steht unter Ihrer vollen Kontrolle, nicht mehr unter meiner. So sieht die Übergabe physischen Metalls aus. Und wie Sie ahnen, funktioniert das nicht nur mit Aluminium, sondern zum Beispiel auch mit Fiatwährungen.

Stellen wir uns nun vor, mein Aluminium wäre digital. Die Sache wird komplizierter. Wie können Sie sicher sein, dass dieses Aluminium nun wirklich Ihnen und nur Ihnen gehört? Vielleicht habe ich es zuerst per E-Mail an einen Freund geschickt? Oder ich habe diese Partie vervielfältigt, und Tausende Kopien liegen auf meinem Rechner? Oder ich habe sie auf eine Website hochgeladen, und Millionen Menschen haben sie bereits heruntergeladen?

Der Austausch digitaler Vermögenswerte hat seine Tücken und ist ungleich komplizierter als die Übergabe physischen Aluminiums. Führende IT-Spezialisten haben lange nach einer Lösung für dieses Problem gesucht und ihm sogar einen Namen gegeben – das Problem der Doppelausgabe.

Die Antwort war die Blockchain-Technologie.

Die Lösung der Doppelausgabe

Wie wir gesehen haben, brauchen wir ein System, das die Übertragung digitalen Aluminiums bestätigt. Wir könnten zum Beispiel eine Excel-Tabelle anlegen, in der jede Transaktion mit Aluminium eingetragen wird. Eine solche Tabelle gliche einem Notar oder einem Hauptbuch.

In dieser Tabelle liesse sich alles Nötige vermerken: wer das Aluminium verkauft hat, wer der Käufer war, wann die Transaktion stattfand und um welche Mengen es ging. Hier tauchen sofort mehrere Probleme auf. Wenn die Tabelle nur auf meinem Rechner liegt – was hindert mich daran, alte Einträge zu ändern oder mir ein paar Tonnen Aluminium extra gutzuschreiben?

Die Lösung ist, die Tabelle an alle zu verteilen. Dann kann ich Ihnen weder mehr Aluminium geben noch die Transaktionshistorie ändern, denn mein Eintrag würde von den anderen Tabellen im System abweichen, und alle würden die Manipulation bemerken. Betrug wird sehr schwierig, weil niemand allein das System kontrolliert. Und je mehr Teilnehmer sich dem Netz anschliessen, desto schwieriger wird es.

Jeder kann die Tabelle für sich herunterladen, alles prüfen, was andere Teilnehmer eingetragen haben, und sogar eine Belohnung für das Prüfen und Unterhalten des Netzes erhalten. Wir haben soeben unsere eigene vorsintflutliche Blockchain gebaut. Wichtig dabei: Die Identitäten der Blockchain-Teilnehmer werden nicht offengelegt, was die Blockchain vollkommen anonym macht.

Natürlich ist das eine stark vereinfachte Erklärung, aber so funktioniert die Blockchain, wenn man nicht in die technischen Details geht. Die Blockchain ist genau so eine Datenbank – laufend aktualisiert und für alle offen, wie eine Excel-Tabelle. Alle Transaktionen im Netz finden öffentlich statt. Alle Nutzer wissen, wie viel Aluminium ursprünglich vorhanden war, an welche digitale Adresse und wann es übertragen wurde. Die Blockchain prüft alle Transaktionen im System. Sie macht Geschäfte mit digitalen Vermögenswerten so einfach und sicher wie die Übergabe von Hand zu Hand.

Nun können Sie auch ohne physische Übergabe des Aluminiums sicher sein, dass es Ihnen gehört – schliesslich können Tausende Menschen das bestätigen.

Das heisst: Wir können einander digital alles übertragen, von einem Kilogramm bis zu Tausenden und Millionen Tonnen Aluminium. Und all das buchstäblich mit einem Klick, selbst wenn ich in Neuseeland bin und Sie in Europa oder sonst wo auf der Welt.

Blockchain und Miner

Gehen wir nun ein Stück tiefer in die Technik. Wie Sie sich erinnern, ist die Blockchain nichts anderes als eine Kette von Informationsblöcken. Jeder Block hat seinen eigenen Titel, seinen Schlüssel und den Schlüssel zum vorangegangenen Block. Der Block wird nur dann in die Hauptkette aufgenommen, wenn Nutzer durch Rechenoperationen eine kryptografische Signatur für den Blockschlüssel finden konnten – den Hash. Damit bestätigen sie, dass alle in den neuen Block geschriebenen Vorgänge dem nicht widersprechen, was bereits in der Kette steht.

Dieser Vorgang hält unsere Blockchain im Grunde ehrlich – so, als würden Hunderte Menschen die Daten in unserer gedachten Tabelle aus dem vorigen Beispiel prüfen. In der Kryptowelt heisst dieser Vorgang Mining – harte Arbeit, diesmal aber von unparteiischen Computern verrichtet. Das Ergebnis ist eine langsame Anhäufung von Ressourcen, ganz wie beim Abbau von Bodenschätzen.

Miner – die Menschen hinter diesem Vorgang – erzeugen neue Blöcke mit Rechenleistung, etwa mit starken Prozessoren oder Grafikkarten. Sie bilden ein grosses Peer-to-Peer-Netz, getragen von Computern rund um die Welt. Die Computer, die das Netz stützen, heissen Knoten.

Miner erfüllen in der Blockchain eine wesentliche Funktion: Sie füllen jeden neuen Informationsblock des Netzes mit den jüngsten Transaktionen und erhalten für jeden gefundenen Block eine Belohnung.

Transaktionsgebühren

Transaktionen im Blockchain-Netz sind im Grundsatz kostenlos – je nach Nachfrage werden für Übertragungen jedoch bestimmte Beträge abgezogen. Diese Beträge gehen als Belohnung an die Miner, die am Netz teilnehmen, und der Absender zahlt für den Platz, den seine Transaktion in einem Block einnimmt.

Aluminium-Tokens und Smart Contracts

Doch zurück zum Aluminium.

Das Revolutionäre an der Blockchain: Sie kann Wert abbilden, das «überflüssige Glied» der Zwischenlogistik beseitigen, ein Ökosystem von Werkzeugen schaffen, das allen Marktteilnehmern offensteht, und Vertraulichkeit und Sicherheit der Teilnehmer erhöhen.

Solche Werkzeuge in der Blockchain sind Tokens – mit anderen Worten: Einträge in dem Register, das über die Blockchain verteilt ist. Es gibt verschiedene Arten von Tokens, uns aber interessiert ein Aluminium-Token, der den Wert von Aluminium abbildet.

Nachdem die Anforderungen an den Token geklärt sind, bleibt zu entscheiden, wie er verwaltet und nach welchen Regeln er geführt wird. Die Verwaltung von Tokens erfolgt in der Regel über Smart Contracts. Tokens werden von einem Konto auf das andere übertragen, dank der laufenden Erfassung von Werten und Salden auf jedem beteiligten Konto. Der Grossteil der heute existierenden Tokens ist im Ethereum-Protokoll nach dem Standard ERC-20 entstanden.

Ethereum wurde 2015 von Vitalik Buterin, einem damals 21-jährigen kanadisch-russischen Programmierer, geschaffen und gestartet. Ethereum wurde zu einem der globalen Blockchain-Netze mit breiter Beteiligung von Börsen, Händlern und Investoren. Ethereum und der ERC-20-Standard bieten Sicherheitsgarantien, die in der physischen Welt praktisch unerreichbar sind. Der Hauptvorteil von Ethereum aber ist – wie bei der gesamten Blockchain – die Zugänglichkeit: Jeder mit Internetzugang kann Nutzer der Ethereum-Blockchain werden.

Die rechtliche Absicherung von Smart Contracts ist weltweit noch nicht geklärt. Dennoch erkennen immer mehr Länder die Notwendigkeit, Kryptowährungen und die verschiedenen Krypto- und Token-Instrumente zu regulieren. Der Markt der Tokenisierung entwickelt sich sehr schnell. Staatliche Regulierung kann diese Entwicklung beschleunigen: Sie zieht namhafte Marktteilnehmer an und gibt der Technologie grosse Wettbewerbsvorteile und neue Anreize zur Weiterentwicklung.

Digitales Aluminium

Damit sind das Konzept des Tokens und sein Lebensraum bestimmt. Kurz gefasst sieht unsere Vorstellung von digitalem Aluminium so aus:

• Es soll ein universeller digitaler Ausdruck von Wert sein, an den Marktpreis von Aluminium gebunden und einer metrischen Tonne Primäraluminium gleichwertig.
• Es soll ein digitales Instrument für Zahlung und Wertaufbewahrung sein – und nur dann in Betracht kommen, wenn es sich in Metall umwandeln lässt.
• Der Markt für digitales Aluminium agiert auf Augenhöhe mit dem Markt für physisches Metall.
• Die Inhaber von digitalem Aluminium sollen das Recht haben, es nach eigenem Ermessen und eigener Wahl zu tauschen, zu verkaufen oder zu halten.

Was es den Inhabern bringt

Ein neuer «Aggregatzustand». Aluminium ist ein einzigartiges Produkt – wegen seiner besonderen Eigenschaften, seines kontinuierlichen Produktionszyklus und seiner aussergewöhnlichen Bedeutung für die Entwicklung der menschlichen Zivilisation. Verbrauch und Preise von Aluminium lassen sich als «Atem der Zivilisation» begreifen, als Ausdruck des unablässigen Strebens der Menschheit nach Innovation und Vollkommenheit.

Krisen können die Entwicklung des Aluminiummarkts zeitweise hemmen, doch solche schmerzhaften Zustände gehen – verglichen mit anderen Rohstoffen und dem Öl – schnell vorbei und berühren den nachhaltigen Wachstumstrend als Ganzes nicht. Der weltweite Verbrauch und die Preise von Aluminium sind weniger anfällig für subjektive und spekulative aussermarktliche Faktoren als viele andere Rohstoffe. Aluminium vereint vielleicht die breiteste Palette von Merkmalen, an denen sich die zivilisatorische Entwicklung der Menschheit ablesen lässt.

Digitales Aluminium wird tatsächlich der neue «Aggregatzustand» sein. Es unterliegt denselben Marktgesetzen wie Aluminium, das aus Atomen besteht und irgendwo in einem Lager oder im Laderaum eines Schiffes liegt. Das heisst: Digitales Aluminium hat einen eigenen Wert, auf Augenhöhe mit dem materiellen Metall – es ist kein «digitales Spiegelbild», kein Pfand und keine Verbindlichkeit, die an physisches Metall gebunden wäre.

Wie Sie sehen, lässt sich ein solcher «digitaler Aggregatzustand» auf jeden beliebigen Gegenstand übertragen. Mit Hilfe der Blockchain-Technologie können wir eine digitale Kaffeetasse oder einen digitalen Apfel haben. Nur anfassen und sehen können wir sie nicht, denn sie bestehen nicht aus Atomen, sondern aus Elektronen im Blockchain-Netz.

Keine Zwischenlagerung und keine Zwischenlogistik. Der Inhaber von digitalem Aluminium zahlt nicht für Zwischenlagerung und Logistik des Metalls, sondern nur für die «Blockchain-Logistik» – das senkt die Kosten deutlich und macht ihn wettbewerbsfähiger. Bei dieser Konstruktion halten die Inhaber nur digitales Aluminium auf ihren Konten und keine Metallbestände in Lagern, was ihre Kosten beim Kauf von Aluminiumprodukten erheblich verringert.

Handel mit digitalem Aluminium am Markt. Mehr Marktteilnehmer im Aluminiumhandel können die Liquidität des Marktes erhöhen. Mehr Teilnehmer erfordern jedoch den Übergang von bilateralen zu multilateralen Transaktionen. Was in der herkömmlichen Welt mühsam ist, wird mit digitalem Aluminium – gebaut auf der Ethereum-Blockchain und dem ERC-20-Standard mit Smart Contracts – selbst bei komplexen multilateralen Geschäften sicher und nahezu sofort abgewickelt.

Zugang zum gesamten Aluminiummarkt. Die hohen Eintrittsbarrieren des Aluminiummarkts verwehren vielen Teilnehmern den Zugang. Digitales Aluminium erlaubt die Stückelung, senkt die Eintrittsbarrieren und öffnet kleineren Akteuren den Zugang zu neuen Märkten.

Digitales Aluminium sollte teilbar sein – so wie der Bitcoin: Seine kleinste Einheit heisst nach seinem Schöpfer Satoshi, und ein Bitcoin besteht aus hundert Millionen Satoshi. In diesem Fall kann ein Token für digitales Aluminium alle Arten von Aluminiumerzeugnissen abbilden – Primäraluminium, Brammen, Gusslegierungen, Barren, Walzdraht, Folie und mehr. Die Inhaber können ihr digitales Aluminium zum Kauf physischer Aluminiumerzeugnisse verwenden.

Jede Ware und jede Dienstleistung kann ihren Wert in digitalem Aluminium haben. Die Teilbarkeit von digitalem Aluminium erlaubt seine Verwendung nicht nur zur Bezahlung von Aluminiumerzeugnissen, sondern auch von Dienstleistungen rund um Aluminium. Nahezu jede Ware oder Dienstleistung kann ohne Einschränkung einen Wert in digitalem Aluminium haben. Jeder Token für digitales Aluminium durchläuft am Ende die gesamte Zahlungskette, bis er für seinen Nutzer direkt in physisches Metall umgewandelt wird.

Digitales Aluminium und Umweltschutz

Wer von den Entwicklungen des neuen Zeitalters spricht, darf das nachhaltige Wachstum nicht vergessen. Digitales Aluminium bietet die seltene Gelegenheit, zwei vernünftige Ziele auf einmal zu erreichen: die Umweltbelastung deutlich zu senken und zugleich Lieferkette und Kosten der Marktteilnehmer wesentlich zu straffen.

Es löst die Fragen der Zwischenlogistik. Digitales Aluminium erlaubt die Lieferung von Aluminiumerzeugnissen direkt an die Endverbraucher. Es macht Zwischenschritte und ihre Kosten überflüssig, den Umschlag günstiger und schneller – und schont die Umwelt. Die Zwischenlogistik des Aluminiums verlängert Jahr für Jahr die Transportwege enorm und erzwingt unnötige Umladungen – das kostet die Menschheit Hunderttausende Kilometer See- und Landfracht und Hunderttausende Tonnen verbrannten Schiffs- und Lastwagentreibstoffs. Tausende Kubikmeter Kiefernholz werden geschlagen und mit Pestiziden behandelt, nur um solche zusätzlichen Sendungen in Schiffsräumen und Containern zu sichern.

Es löst die Fragen der innerbetrieblichen Logistik. Der Verzicht auf innerbetriebliche Logistik in Zwischenlagern und Lagerflächen senkt die Energiekosten für Beleuchtung, Sicherheit, Buchführung und Bewegung der Aluminiumerzeugnisse in den Lagern erheblich. Und er erlaubt, riesige Flächen vernünftiger zu nutzen, die bisher allein der langfristigen Lagerung von Aluminium vorbehalten waren.

Es löst die Fragen der Abfallentsorgung. Digitales Aluminium verringert die Verunreinigung der Oberfläche der Aluminiumerzeugnisse bei offener Lagerung und Bewegung und beseitigt das Problem der Abwasserentsorgung beim Waschen von Aluminium nach langer Lagerung. Es reduziert zudem die Zahl der Transportvorgänge und die damit verbundenen unvermeidlichen Schäden an Aluminiumerzeugnissen und ihrer Verpackung. Das Problem der Abwasserreinigung und des Ersatzes und Recyclings abgenutzter Kunststoff- und Polyethylenverpackungen lässt sich in erster Linie mit digitalem Aluminium lösen.

Es erfüllt die Anforderung an geringen Energieverbrauch und geringe Wärmeabgabe. Das Mining von Kryptowährungen fügt der Umwelt bekanntlich durch hohen Energieverbrauch und Wärmeabgabe erheblichen Schaden zu. Digitales Aluminium als Blockchain-Token lässt sich seiner Natur nach gar nicht schürfen. Digitales Aluminium wird am Markt getauscht und verkauft und kauft am Ende Aluminium – geschürft wird es nicht. Die Inhaber zahlen den Minern der Blockchain eine Transaktionsgebühr, aber digitales Aluminium selbst kann kein Mining-Werkzeug sein.

Es liegt nahe, digitales Aluminium mit einem Elektroauto zu vergleichen: Ein Elektrofahrzeug schadet der Natur nicht durch Abgase und hat keinen CO2-Fussabdruck – und fährt doch auf Strassen aus Asphalt. Ebenso schadet digitales Aluminium der Umwelt nicht unmittelbar und bleibt ein «grüner Token».

Fazit

Digitales Aluminium dürfte eine entscheidende Rolle für die langfristige Entwicklung, Transparenz und Wettbewerbsfähigkeit des Aluminiummarkts spielen. Bis internationale Regulierungsmechanismen stehen, mag es einige Zeit dauern – doch die digitale Entwicklung ist eine unerschöpfliche Quelle des Fortschritts für die Menschheit als Ganzes, und das gilt es anzuerkennen. Obwohl man es nicht anfassen kann, wird digitales Aluminium existieren und den Wert des Aluminiums verkörpern, bis sein Inhaber bereit ist, es gegen die Früchte – oder das Metall – der physischen Welt einzutauschen.

Der gewaltige Einfluss von digitalem Aluminium auf den globalen Aluminiummarkt der Zukunft lässt sich kaum überschätzen, und jede neue Entwicklung auf diesem Gebiet wird unseren Blick auf unser Geschäft als Ganzes gewiss von Grund auf verändern.

Dieser Beitrag enthält ausschliesslich die Überlegungen des Autors zu den potenziellen digitalen Möglichkeiten des Aluminiummarkts und ist keine Beschreibung eines konkreten – bestehenden oder geplanten – Projekts. Die Meinungen und Einschätzungen des Autors sind seine persönlichen und dürfen nicht als offizielle Position der Personen ausgelegt werden, mit denen er beruflich verbunden ist.

Englisches Original: «Digital State of Aluminium», Aluminium International Today, Juli/August 2021, Seiten 30–34.