Hände halten seltene Erden

Seltene Erden sind eine Gruppe von 17 chemischen Elementen, die in geringen Konzentrationen vorkommen. Sie werden für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich elektronischer Geräte, erneuerbarer Energien und militärischer Ausrüstung. (Bild: Adobe Stock)

In Schweden ist Anfang des Jahres das bisher größte Vorkommen Seltener Erden in Europa entdeckt worden. Mehr als eine Million Tonnen seien zu erwarten, teilte das schwedische Bergbauunternehmen LKAB mit.

Nicht nur für die Energiewirtschaft, sondern auch für die allgemeine Wirtschaft kann die Entdeckung von Seltenen Erden in Schweden von Bedeutung sein. Die Förderung dieser Ressourcen kann zu neuen Arbeitsplätzen und wirtschaftlichem Wachstum beitragen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine nachhaltige und verantwortungsvolle Förderung sichergestellt werden muss, um die Umweltauswirkungen zu minimieren.

Etwa 100 Innovationen haben zurzeit das Potenzial zur Zukunftstechnologie mit Einfluss auf den Rohstoffmarkt, so eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI. Gesucht wird dabei der Rohstoffbedarf durch einen veränderten Nachfrageimpuls im Jahr 2030.

Erreicht der Faktor wie beim Magnetfeld verstärkendem Metall Neodym den Wert 3,8, dann wird die Nachfrage etwa 3,8-mal so hoch sein wie die heutige gesamte Weltjahresproduktion.

Treiber werden wohl auch in den nächsten Jahren die Entwicklungen der Schwellenländer wie Indien oder China sein, weil hier ein erheblicher Nachholbedarf besteht. Für dieses Wachstum werden insbesondere häufig verwendete Metalle wie Eisen, Kupfer und Chrom benötigt. Die Zukunftstechniken werden auch durch die Verfügbarkeit von Metallen wie Gallium, Neodym, Indium, Germanium und vielleicht Scandium bestimmt. Gerade diese Rohstoffe werden im Jahr 2030 stark nachgefragt werden.

Sehen Sie im Video einen Faktencheck zu seltene Erden in Schweden.

Techniker der Telekom installiert Glasfasernetz.
Glasfasernetze revolutionieren den Datentransfer. Ihr Ausbau ist ein Treiber für den steigenden Germaniumbedarf. (Bild: Telekom)

Dabei ist Gallium ein Nebenprodukt bei der Aluminiumherstellung. Die Gewinnung von reinem Gallium ist bislang sehr energie- und arbeitsaufwendig. Daher wird dieses in Ländern mit geringen Kosten für den Prozess durchgeführt, wie etwa der Volksrepublik China. Gallium ist ein Basisstoff für LED-Leuchten. Diese Systeme sollen die Zukunft der Beleuchtungstechnik sein, mit einer langen Lebensdauer und hoher Energieeffizienz.

Die zugrunde liegenden Halbleiterbauteile bestehen teilweise auch aus Gallium. Für die Größe einer etwa ein Quadratmillimeter großen LED werden 0,53 Milligramm Gallium benötigt.

Zurzeit liefern die zumeist chinesischen Minen 280 Tonnen Gallium jährlich. Doch könnten es schon bald 420 Tonnen pro Jahr sein. Dabei wird 2030 mit einem Bedarf von 600 bis 800 Tonnen pro Jahr gerechnet. Experten rechnen mit einem weiteren Anstieg der Preise. Auch zeichnen sich weitere Anwendungen im Bereich der 3D-Drucker und Dünnschicht-Photovoltaik ab.

Neodym für Dauermagnete

Durchschnittspreise für Seltene-Erden-Metalle aus China wie Neodymium oder Dysprosium im Jahr 2023.
Durchschnittspreise für Seltene-Erden-Metalle aus China wie Neodymium oder Dysprosium im Jahr 2023. (Bild: Statista)

Ein Metall, das schon vor einiger Zeit Schlagzeilen machte, ist Neodym. Es gehört zu den seltenen Erden und ist in einer Legierung mit Bor und Eisen für die bislang stärksten Dauermagneten der Welt verantwortlich. So finden sich zahlreiche Anwendungen in Gleichstrommotoren, Linearmotoren sowie Generatoren.

Der Anteil von Neodym wird auf bis zu 20 Kilogramm pro Hybridfahrzeug geschätzt. Bis 2030 soll allein für Hybridfahrzeuge bei einem entsprechenden Marktwachstum der Bedarf bei etwa 7100 Tonnen liegen.

Bei seinen Windkraftanlagen verbaut Siemens etwa 1,5 Tonnen Magnetmaterial pro Drei- bis 3,2-Megawatt-Anlage. Dabei liegt der Neodym-Anteil unter 30 Prozent, so Bernd Eilitz von Siemens Windpower. Damit werden jedoch pro Windkraftanlage mehrere 100 Kilogramm Neodym verbaut.

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Jedoch kann die Produktion durchaus als kritisch angesehen werden, weil fast das gesamte Neodym aus China stammt. Zu Anfang des letzten Jahrzehnts verknappten die Chinesen schon einmal die Neodym-Produktion künstlich, was in der Vergangenheit zu erheblichen Preissteigerungen geführt hat.

Rohstoff Neodym
Neodym kann Magnetfelder verstärken. Daher wird der Bedarf in Zukunft weiter steigen. (Bild: Forschungszentrum Jülich)

Ebenfalls glänzende Zukunftsaussichten hat das Element Indium, denn ohne das Metall funktionieren weder Flachbildschirme, Touchscreens noch Handy-Displays. Es ist ein seltenes, silberweißes Schwermetall, und in der Erdkruste etwa so häufig vorhanden wie Silber.

Der Löwenanteil des weltweit produzierten Indiums wird in Indium-Zinn-Oxid umgewandelt. Dieser Stoff ist leitfähig wie ein Metall und dennoch transparent sowie wärmeabweisend. In dünne Schichten umgewandelt, lässt es sichtbares Licht durch. Hieraus werden LCDs produziert. Diese finden sich dann in Flachbildschirmen und Touchscreens wieder.

Weltweite Produktion von Indium nach Ländern im Jahr 2022 in Tonnen.
Weltweite Produktion von Indium nach Ländern im Jahr 2022 in Tonnen. (Bild: Statista)

Bestimmte Indiumverbindungen erreichten Rekorde bei der Umwandlung von Lichtstrahlen in elektrische Energie bei der Dünnschicht-Solartechnologie. Die Basis sind Indium-Gallium-Diselenid-Verbindungen (CIGS). In dieses Bild passt eine Mitteilung des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW). Wissenschaftler am Standort Stuttgart verbesserten den Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarzellen aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid auf 22 Prozent. Grund für die Effizienzsteigerung sind optimierte Produktionsprozesse.

Die von Experten favorisierte Alternative zur konventionellen Silizium-Photovoltaik könnte bald einen größeren Marktanteil gewinnen: Von Seiten der Industrie ist bereits ein verstärktes Interesse an der CIGS-Technologie zu verzeichnen, so die ZSW.

Ein Trend der ebenfalls zum Verbrauch zu größeren Indium-Mengen führen könnte. Bis 2030 wird mit einem Jahresbedarf von etwa 2000 Tonnen gerechnet. Aktuell liegt die Weltjahresproduktion bei 800 Tonnen. Ein weiterer Hauptverbraucher sind Smartphones: Etwa drei Milligramm sind in jedem Telefon.

Seltene Erden aus dem Meer

Nach Gallium ist Indium das Element mit dem größten Indikator bei dem Rohstoffverbrauch. Haupt-Indiumlieferant ist ebenfalls China mit den damit verbundenen Versorgungsunsicherheiten. Die Indium-Vorräte werden zurzeit auf etwa 50.000 Tonnen geschätzt. Abzuwarten ist noch, wie sich die Förderung von seltenen Metallen vom Meeresboden entwickelt, denn die Tiefsee gilt als wichtiger Rohstofflieferant der Zukunft.

Viele Rohstoffe liegen als Ablagerungen auf dem Grund der Ozeane. Deutschland hat sich schon Lizenzgebiete für den künftigen Abbau gesichert. Zurzeit wird noch an rentablen Abbautechniken geforscht. Indium gehört zu den Metallen, bei denen ein Ressourcenengpass befürchtet wird, auch wegen des explosionsartig zu erwartenden Anstiegs.

In den Kreis der Metalle mit stark vergrößerter Nachfrage gehört auch Germanium. Seine zukunftsträchtigste Verwendung findet es wohl in Glasfaserkabeln. Das in ihnen realisierte Technikkonzept der Lichtwellenleitung hat die Kommunikationstechnik revolutioniert.

Perspektivisch wird Scandium wegen seiner hochinteressanten Eigenschaften eine größere Bedeutung zugestanden. Sollte die Erschließung ökonomisch gelingen, so könnten seine Eigenschaften für Zukunftstechnologien genutzt werden. Dabei können hohe Treibstoffpreise und die Folgen des Klimawandels den Trend zum Leichtbau noch verstärken.

Wegen der begrenzten Verfügbarkeit werden Scandium-Aluminiumlegierungen bislang nur in der militärischen Luftfahrt eingesetzt. Auch kann die Effizienz von Brennstoffzellen durch die Verwendung von Scandium um den Faktor drei bis fünf erhöht werden. Hier empfiehlt sich die Beobachtung der aktuellen Scandium-Projekte.


Für die Metalle gibt es Recyclingprozesse, die durch Forschungsprojekte weiter entwickelt werden, jedoch spielt dies leider noch keine nennenswerte Rolle von End-of-Life-Geräten. Dies kann sich bei Verknappung und auch durch Forderungen der Umweltpolitik ändern. hei

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