Der große Gewinner unter den Rohstoffen 2006 war Uran. Dieses Jahr wird ein völlig unbekannter Rohstoff die Schlagzeilen bestimmen. Dem Boom der Hybridautos, dem reißenden Absatz bei LCD-Fernsehern, Energiesparlampen und vielen anderen Anwendungen. Die Nachfrage steigt mindestens um 62 Prozent bis zum Jahr 2010. China, der Hauptproduzent, ergreift zahlreiche Maßnahmen, um das Angebot drastisch zu verknappen. Für 2008 wird bereits mit einem massiven Angebotsdefizit von 30.000 Tonnen gerechnet.
Hybridfahrzeuge gehören zur Kerntechnologie des 21. Jahrhunderts. Ohne Hybridantriebe würde das politische Ziel, Abgaswerte zu senken, eine Wunschvorstellung bleiben. Mit der revolutionären Antriebstechnologie lässt sich der Kraftstoffverbrauch eines Benzinmotors um mehr als 25 Prozent, der eines Dieselmotors um bis zu 15 Prozent senken. Um die Hybrid-technologie zu füttern, "Metalle der Seltenen Erden" oder "rare earth oxide" (REO) geläufig sind. Insgesamt gehören 17 Elemente zu den Seltenerdmetallen. Im Einzelnen sind das Lanthan, Scandium, Yttrium sowie die Lanthanoide Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium. In der Erdkruste kommen Seltenerdmetalle eigentlich recht oft vor. Selbst das seltenste Element kommt immer noch 200-Mal öfter vor als Gold. Was sie aber trotzdem so wertvoll macht ist die Tatsache, dass sie nur selten in wirtschaftlich abbaubaren Konzentrationen vorkommen. Terbium ist das teuerste Element mit einem Kilopreis von 515 US-Dollar. Cer wiederum ist mit lediglich 1,70 US-Dollar das günstigste Seltenerdmetall (Preise Stand November 2006, Reinheit 99 %). Die bedeutendsten Vorkommen findet man in den Mineralien Monazit, Bastnäsit und in den so genannten Ionenaustauschertonen. Wegen der starken Ähnlichkeit ihrer chemischen Eigenschaften müssen die einzelnen Elemente mit Hilfe aufwändiger Prozesse voneinander getrennt werden. Je höher der zu erzielende Reinheitsgrad, desto mehr Aufwand muss betrieben werden. Dementsprechend steigt auch der Preis für die fertigen Rohstoffe.
In zwei Bereichen werden bei Hybridautos Seltenerdmetalle eingesetzt: Zum einem für die Batterie des Elektromotors, zum anderen für extrem starke Magnete, die an zahlreichen Stellen im Auto gebraucht werden. Einerseits wird die Energie über einen durch den Benzinmotor angetriebenen Generator erzeugt. Andererseits wird bei Bergabfahrten im Schubbetrieb oder beim Bremsen die kinetische Energie des rollenden Autos in elektrische Energie umgewandelt und in die Batterie eingespeist.
Die Energie, die für den Elektroantrieb benötigt wird, wird in einer leistungsfähigen Nickel-Metallhydrid-Batterie (NiMH-Batterie) gespeichert. Nahezu alle Hersteller setzen auf diese Batterien, weil sie über eine sehr hohe Energiedichte verfügen, leicht sind und eine lange Lebensdauer haben.
Die Anode einer Nickel-Metallhydrid-Batterie besteht aus einer Legierung verschiedener Seltenerdmetalle, die Mischmetall genannt wird. Typisches Mischmetall besteht aus: Lanthan (25 %), Cer (50 %), Praseodym (6 %), Neodym (15 %), sonstige Metalle der seltenen Erden (1 %) und einem kleinen Anteil Eisen (3 %).
Eine typische, 50 Kilogramm schwere Nickel-Metallhydrid-Batterie eines Hybridkleinwagens benötigt stolze 12 Kilogramm Seltenerdmetalle!
Das Beratungsinstitut BCC Research geht davon aus, dass der Verbrauch von NiMH-Legierungen für Hybridautobatterien bis 2010 jedes Jahr um 46 Prozent steigen wird!
Hybridautos brauchen eine hohe Anzahl an Elektromotoren, damit auch bei ausgeschaltetem Benzinmotor sämtliche Funktionen des Wagens ansprechbar bleiben. Und für den Betrieb der Elektromotoren nutzt man besonders gerne leistungsfähige Neodym-Magnete. (Neodym ist ein Seltenerdmetall)
Vor allen Dingen in den größeren Motoren, wie zum Beispiel dem elektrischen Antrieb, ist der Einsatz dieser Magnete sinnvoll, da sie die stärksten Permanentmagnete überhaupt sind. Durch ihre Anwendung wird die Motorkraft erhöht und das Gewicht der Komponenten reduziert.
Neodym-Magnete bestehen zu rund 33 Prozent aus dem Element Neodym. Weitere Seltenerdmetalle können zur Steigerung der Leistungsfähigkeit noch hinzugefügt werden.
Addiert man alle Anwendungen von Seltenerdmetallen in Hybridautos, kommt man auf insgesamt 15 bis 16 Kilogramm, die durchschnittlich bei der Produktion eines einzigen (typischen) Hybridautos verwendet werden.
Für den gesamten Bereich Neodym-Magnete, die übrigens auch in Festplatten, CD- und DVD-Laufwerken sowie in großen Motoren wie zum Beispiel Antriebsystemen für Schiffe oder Generatoren für Windkraftanlagen eingesetzt werden, geht BCC Research bis 2010 von einem Anstieg des Seltenerdmetall-Verbrauchs von jährlich 14 Prozent aus.
Energiesparlampen und Bildschirme brauchen auch große Mengen Seltenerd-metalle. Das Seltenerdmetall Yttrium wird in diesem Anwendungsgebiet am stärksten nachgefragt. Hier eingesetzte Seltenerdmetalle sind Europium, Terbium, Cer und Gadolinium.
Starke Nachfrage nach Seltenerdmetallen als Poliermittel in der High-Tech-Industrie. Ceroxid (Cer ist ein Seltenerdmetall) ist das leistungsfähigste Poliermittel für Glasmaterialien. Je nach Sorte besitzen diese Poliermittel einen Cer-Anteil von fast 100 Prozent.
Sehr stark wachsende Anwendungen für Ceroxid-Poliermittel sind vor allem das Polieren von Flüssigkristall-Displays (LCD) und Glas-Substrat-Platten in Festplatten der neuesten Generation.
Diese neuen Festplatten speichern die Daten nicht mehr auf metallenen Platten, sondern auf Platten aus Glas-Substrat, auf denen eine magnetische Schicht aufgebracht wird. Festplatten aus Glas-Substrat sind weniger empfindlich gegenüber Erschütterungen und werden mittlerweile in fast allen neuen Laptops eingebaut. Nikkei Electronics schätzt, dass die Nachfrage nach Festplatten-Glas-Substrat jährlich um etwa 30 Prozent zulegen wird.
In der Metallurgie werden Seltenerdmetalle bei einer Vielzahl von Legierungen benötigt, wie zum Beispiel in Aluminium-, Magnesium- oder so genannten Superlegierungen. So verbessert Yttrium zum Beispiel die Festigkeit von Aluminium- und Magnesiumlegierungen. Der verstärkte Einsatz von Magnesium im Automobilbau wird zu einem starken Nachfrageanstieg nach Seltenerd-metallen aus diesem Anwendungsbereich führen.
Die Seltenerdmetalle Erbium, Ytterbium und Neodym werden bei der Produktion von Faserlasern eingesetzt. Diese Faserlaser gelten laut dem Fraunhoferinstitut für Werkstoff- und Strahltechnik "als eine zukunfts-weisende Entwicklung in der Lasertechnologie mit enormem Innovations-potential". Die Zahl der Anwendungen steigt rasant und umfasst bisher Gebiete wie Medizintechnik, Schweißen, Schneiden sowie Mikrobearbeitung.
Seltenerdmetalle, hier vor allem Yttrium, werden in der Keramikindustrie zur Herstellung von Zirkoniumdioxid genutzt. Dabei handelt es sich um eine Hochleistungskeramik, die vor allem in der Medizintechnik, im Maschinenbau und in der Elektrotechnik angewendet wird.
Landwirtschaft:
In China werden Seltenerdmetalle bei der Bodendüngung und der Viehfütterung verwendet. Bei Nutzpflanzen führt dies zu 10 Prozent höheren Erträgen und bei den Nutztieren zu einem schnellerem Wachstum.
Magnetische Kältemaschinen werden den Markt für Kältetechnik revolutionieren. Bereits vor 126 Jahren wurde der so genannte magnetokalorische Effekt von dem deutschen Physiker Emil Warburg entdeckt: Material erwärmt sich, wenn man es einem starken Magnetfeld aussetzt und kühlt sich ab, wenn man das Magnetfeld wieder deaktiviert.
Bisher wurde dieser Effekt lediglich in der Grundlagenforschung und Tieftemperaturphysik eingesetzt. Aber jüngste Forschungsergebnisse aus der Schweiz haben ergeben, dass man auch gewöhnliche Kühlgeräte wie Kühlschränke und Gefriertruhen mithilfe dieses Effekts kühlen kann, wenn man nur das richtige Kühlmittel benutzt.
Als ein sehr effektives Einsatzmaterial hat sich dabei das Seltenerdmetall Gadolinium erwiesen, das im Rahmen einer Legierung eingesetzt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kältemaschinen braucht diese Technologie keine toxischen Chemikalien und ist somit sehr umweltfreundlich. Darüber hinaus ist aufgrund einer höheren thermodynamischen Effizienz der Energieverbrauch geringer.
Die Angebotslage bei den Seltenerdmetallen ist äußerst angespannt. Hier ist die Situation überhaupt nicht vergleichbar mit der bei den meisten anderen Rohstoffen.
China ist bei den Seltenerdmetallen eindeutig die Nummer 1. Es existieren drei Produktionszentren für Seltenerdmetall in China: In der Inneren Mongolei bei Baotou, in der im Südosten gelegenen Provinz Jiangxi und in der zentral-chinesischen Provinz Sichuan. In der letzten Zeit hat die chinesische Regierung einschneidende Maßnahmen ergriffen, um die Kontrolle über die Produktion und den Export von Seltenerdmetallen zu erhalten:
Einige Betriebe wurden geschlossen, da sie die Umweltvorgaben nicht einhielten. Produktionsobergrenze von 86.520 Tonnen beschlossen. Um die Versorgung der chinesischen Industrie mit Seltenerdmetallen zu sichern, senkt die chinesische Regierung regelmäßig das Exportkontingent. 2006 wurde ein Ausfuhrzoll von 10 Prozent eingeführt, um den Export der Seltenerdmetalle weiter einzudämmen.
Diese Maßnahmen der chinesischen Regierung haben extreme Auswirkungen auf den Weltmarkt für Seltenerdmetalle. Während die Nachfrage in den nächsten Jahren explodiert, tut China alles, um das Weltmarktangebot zu verknappen. Bereits für 2008 wird mit einem Angebotsdefizit von ungefähr 30.000 Tonnen gerechnet!
Diese Entwicklung führt derzeit zu stark steigenden Preisen. So ist der Preis für ein Kilogramm Praseodym (99 Prozent Reinheit) von August 2005 bis November 2006 um 135 Prozent gestiegen. Im gleichen Zeitraum schoss der Preis für Neodym um 169 Prozent nach oben!
Wer könnte Konkurrent zu China sein? Nolans Bore Mining Project of Australia!
Comments and Arguments are welcome!