Was sind Seltene Erden und warum sind sie so gefragt?

Kaum ein anderer Rohstoff ist derzeit so häufig in den Schlagzeilen wie Seltene Erden. Nur wenige haben sie, aber alle wollen sie – was den Rohstoff zum Zankapfel der Großmächte und Kontinente macht.

Am 4. April begann die Situation zwischen China und den USA überzukochen. Als Reaktion auf die US-Zölle soll China den Export von Seltenen Erden nach Amerika vollständig eingestellt haben. Somit wurde das von Donald Trump angestrebte Mineralienabkommen mit der Ukraine immer bedeutender und schließlich am 30. April unterzeichnet. Doch das Zerren um die begehrten Rohstoffe ist damit noch lange nicht am Ende. Nun richten sich die Augen auf Afrika.

Doch was genau suchen Europa, die USA und China dort? Und wofür benötigen die großen Industrienationen und -regionen das, was sie in Afrika zu finden hoffen?

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1. Was sind Seltene Erden?

Der Name „Seltene Erden“ ist einer der wohl irreführendsten Begriffe in der deutschen Sprache. Denn bei diesem Material geht es nicht um „Erden“, sondern meist um feste Metalle. Die Ursache dieses Missverständnisses geht auf die Entdeckung der Metalle zurück. Im 18. und 19. Jahrhundert fanden Forscher den Rohstoff zunächst in Mineralien und isolierten ihn aus ihren Oxiden, die früher „Erden“ genannt wurden.

Den Funken späterer Begehren zündete der schwedische Offizier, Amateurgeologe und Chemiker Carl Axel Arrhenius, der 1787 das Mineral Gadolinit mit dem darin enthaltenen Element Gadolinium entdeckte. Die Zahl der Seltenerdelemente wuchs bis 1947 auf 17 Elemente aus zwei Gruppen des Periodensystems an.

Gadolinit ist das erste Seltenerdelement, das entdeckt wurde. Foto: Chemical Elements, Wikimedia Commons | CC BY 3.0

Die 3. Nebengruppe – auch Scandiumgruppe genannt – umfasst mit Scandium (Sc), Yttrium (Y) und Lanthan (La) drei Seltenerdelemente. Daran schließt die 6. Periode mit der Gruppe der Lanthanoide mit ihren 14 Elementen an: Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu).

Die 17 Metalle können außerdem in leichte und schwere Seltenerdelemente eingeteilt werden, wobei es Unstimmigkeiten in der Zuordnung der Elemente gibt. Häufig zählen jedoch Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym und Samarium zu den leichten Seltenen-Erdelementen.

Die Metalle der Seltenen Erden umfassen 17 Elemente des Periodensystems. Foto: PeterHermesFurian/iStock

2. Sind die Elemente wirklich so selten?

Auch in puncto „selten“ scheiden sich die Geister, denn: Grundsätzlich kommen Seltenerdelemente nicht selten vor. Bezüglich der Gesamtmasse sind die 17 Elemente mit Ausnahme des kurzlebigen und radioaktiven Promethium in der Erdkruste verhältnismäßig häufig vertreten.

Zum Vergleich: Cer, Yttrium und Neodym treten in gleichen oder höheren Mengen in der Erdkruste auf wie Blei, Chrom, Kupfer, Nickel, Zink oder Zinn. Selbst Thulium und Lutetium, abgesehen von Promethium die beiden seltensten Seltenerdelemente, liegen im Verhältnis zu Gold oder Platin in 200-facher Menge vor.

Häufigkeit der Seltenen Erden (schwarze Punkte) – ausgenommen das radioaktive Promethium – in der kontinentalen Kruste und im Vergleich zu anderen chemischen Elementen (blaue Quadrate) sowie Silber, Platin und Gold (Sterne). Foto: ts/Epoch Times, mit Material von iStock

Das Problem und daher der Begriff „selten“ liegen tiefer. Die Seltenerdelemente sind zu weit verstreut und kommen nicht oft in konzentrierter und wirtschaftlich nutzbarer Menge vor. Und wenn sie dann einmal in Form von Mineralien konzentriert sind, dann befinden sich die Lagerstätten meist an isolierten Orten auf der ganzen Welt – häufig auch tief unter der Erdoberfläche. Dies hängt wiederum mit ihrer Entstehung und langen geologischen Geschichte zusammen.

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3. Wie entstehen Seltene Erden?

Schlüsselpunkt ist die Bildung und Spaltung von Superkontinenten wie Pangäa. Letzterer entstand vor rund 300 Millionen Jahren und zerfiel später in unsere heutigen sieben Kontinente. Im Laufe der Erdgeschichte hat es mindestens fünf dieser großen Superkontinentzyklen gegeben, wobei sich der Prozess vermutlich alle 500 Millionen Jahre wiederholt.

Wenn sich die Kontinente aufgrund der Plattentektonik auseinander bewegen, bildeten sich Risse – sogenannte Rifts. Von dort steigt Magma mit ungewöhnlich hohen Konzentrationen an Seltenerdelementen bis zur Erdkruste auf, wo sie entweder durch Vulkane an die Oberfläche geschleudert werden oder sich Lagerstätten in der Tiefe bilden.

Durch die Plattentektonik können mitunter tief gelegene Ablagerungen näher an die Oberfläche gelangen, wobei der Großteil im Laufe der geologischen Zeit wieder in den Erdmantel absinkt. Andere Ablagerungen können wiederum immer noch zu tief liegen, um sie mit der heutigen Bergbautechnik zu erreichen.

In der Mountain Pass Mine in den USA werden aktiv Seltene Erden abgebaut. Foto: Tmy350, Wikimedia Commons | CC BY-SA 4.0

4. Wo kommen sie vor?

Was bleibt, ist eine relativ kleine Anzahl bekannter Lagerstätten, die für den Abbau zugänglich und wirtschaftlich rentabel sind. Das derzeit größte Vorkommen liegt in China, wo vier Minen – allen voran die Bayan-Obo-Mine – aktiv Seltenerdelemente abbauen.

Laut der US-amerikanischen Tufts University stammt 70 Prozent der weltweit geförderten Seltenen Erden aus der Bayan-Obo-Mine, deren gesamtes Erzvolumen auf mindestens 333 Millionen Tonnen geschätzt wird. In diesem Erz liegen die Seltenerdelemente gebunden an Oxide und in geringen Mengen vor. Im Fall der chinesischen Bayan-Obo-Mine belaufe sich der Anteil der Seltenerdoxide (kurz SEO) nach Angaben des diesjährigen Reportes des U.S. Geological Survey auf rund 44 Millionen Tonnen.

Erschlossene Vorkommen befinden sich zudem in Brasilien mit 21 Millionen Tonnen SEO, in Indien mit 6,9 Millionen Tonnen SEO, in Australien mit 5,7 Millionen Tonnen SEO und in Russland mit 3,8 Millionen Tonnen SEO. Außerdem fördern die USA, Burundi, Nigeria und Madagaskar sowie Myanmar, Malaysia, Thailand und Vietnam geringe Mengen von Seltenerdelementen.

Vorkommen und Abbau Seltener Erden weltweit. Foto: ts/Epoch Times, mit Material von iStock

Weitere entdeckte, aber bislang unerschlossene Lagerstätten befinden sich mit 1 bis 2 Millionen Tonnen SEO in Schweden, 2,6 Millionen Tonnen SEO in Grönland und 8,8 Millionen Tonnen SEO in Norwegen. Des Weiteren sind Vorkommen aus Kanada, Mexiko, Finnland, Rumänien, der Türkei, Marokko, Mauretanien, Ägypten, Kenia, Tansania, Malawi, Mosambik, Namibia, Südafrika, der Mongolei, Nordkorea, der Ukraine sowie im Pazifik nahe Japan und im Atlantik nahe den Kanarischen Inseln bekannt.

Auch in Deutschland liegen in einer Lagerstätte nahe Storkwitz, Sachsen, Seltenerdelemente vor. Mit rund 20.000 Tonnen SEO ist die Menge jedoch gering und derzeit wirtschaftlich nicht lukrativ.

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5. Wer baut die Lagerstätten ab?

Grundsätzlich kümmern sich die Bergbauunternehmen der jeweiligen Länder, in denen sich die Lagerstätten befinden, um den Abbau der Seltenerdelemente. Die ersten großen Abbauländer waren Brasilien, Indien und Südafrika, bis die USA sie 1964 für zwei Jahrzehnte ablöste. 1984 begann schließlich der Aufstieg Chinas zum weltweiten Marktführer von Seltenerdelementen.

Als China den Markt mit seinen günstigen Seltenen Erden überschwemmte, gingen Minenbetreiber in anderen Ländern finanziell unter. Foto: Gemeinfrei

In den späten 1990er und frühen 2000er-Jahren steigerte China seine Produktion und überschwemmte damit den Weltmarkt. Da ihre Preise die anderer Minen deutlich unterboten, kam es dazu, dass viele Betreiber weltweit bankrottgingen. „Dadurch waren die Länder der Gnade Chinas als Hauptlieferant von Seltenen Erden ausgeliefert“, erklärt Jill VanTongeren, Professorin für Erd- und Klimawissenschaften an der Tufts University.

Hinzu kommt, dass China zahlreiche Seltenerdelemente aus anderen Ländern wie Myanmar oder den afrikanischen Staaten importiert, mit denen die asiatische Weltmacht politisch durch Abkommen verstrebt ist. Um die Marktdominanz von China zu brechen, bemühen sich einige Länder um die Wiederinbetriebnahme stillgelegter Lagerstätten oder die Erschließung neuer Ressourcen.

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6. Wo sind Seltene Erden enthalten?

Der Anwendungsbereich von Seltenerdelementen ist enorm vielfältig, konzentriert sich jedoch auf moderne Technologien. Diese reichen von elektronischen Haushaltsgegenständen bis zu Fortbewegungsmitteln, Waffen und Anlagen der Erneuerbaren Energien. Die folgende unvollständige Auflistung gibt einen Eindruck, in welchen Produkten die begehrten Elemente enthalten sind:

• Scandium: Legierung in der Luft- und Raumfahrt, Leuchtmittel, Brennstoffzellen, Rennräder, Röntgentechnik, in der Wasserelektrolyse und als Markierungsmittel in Ölraffinerien
• Yttrium: Laser, Katalysatoren, Halbleiter, in Keramiken wie Zahnkronen und künstlichen Gelenken, Legierungen, Brennstoffzellen, Bestandteil in Schmucksteinen, Zündkerzen, optische Linsen, Lampen und LEDs, LCD- und Plasmabildschirme sowie zur Herstellung von Kunststoffen und in der Wasserelektrolyse
• Lanthan: in Glas, Legierungen, Supraleiter, Leuchtmittel, in der Wasserelektrolyse, Akkus, Filter, optische Linsen und als Katalysatoren in Erdölraffinerien
• Cer: chemisches Oxidationsmittel, Abgaskatalysator, Poliermittel, gelbe Farben in Glas und Keramik, Akkus, Filter, UV-Schutzgläser, Feuerzeuge und in Beschichtungen für Turbinenschaufeln
• Praseodym: Dauermagnete, Windkraftanlagen, Auto- und Flugzeugmotoren, Lautsprecher, Kopfhörer, Legierungen, Laser, Lampen sowie als Farb- und Zusatzstoff in Glas
• Neodym: Dauermagnete in Elektromotoren und Generatoren, Kernspintomografen, Legierungen, Militärtechnik, Festplatten, Laser, Kopfhörer, Kondensatoren, Schutzbrillen, violette Farbe für Glas und Keramik
• Promethium: Nuklearbatterien und Leuchtziffern sowie als Wärmequelle in Raumsonden und Satelliten
• Samarium: Dauermagneten in Kopfhörern und Festplattenlaufwerken, Halbleiter, Laser, Steuerstäbe von Kernreaktoren, allgemeiner Einsatz in der Raumfahrt und Medizin
• Europium: in roten und blauen Leuchtstoffen von Plasmabildschirmen, elektronischen Messgeräten, Laser, Lampen und Kontrollstäben in Kernreaktoren
• Gadolinium: Dauermagnete, Laser, Röntgenröhren, Computerspeicher, Kernspintomographie, Legierungen, Katalysatoren, magnetische Kühlmittel, Detektoren, Substrat für magnetooptische Filme, Supraleiter, MRT-Kontrastmittel, Brennstoffzellen und Kontrollstäbe in Kernreaktoren
• Terbium: Dauermagnete, grüne Leuchtstoffe, Halbleiter, Katalysatoren, Laser, Lampen, Legierungen, Unterhaltungselektronik, Militärtechnologie und Brennstoffzellen
• Dysprosium: Dauermagnete in Windkraftanlagen, Laser, Legierungen, Festplattenlaufwerke und Steuerstäbe von Kernreaktoren
• Holmium: Laser und Dauermagnete sowie in der Medizintechnik und Glasindustrie
• Erbium: Infrarotlaser, Farbe für Glas und Keramik, Leuchtmittel, Vanadiumstahl und in der Glasfasertechnik
• Thulium: tragbare Röntgengeräte, Geldscheine, Lampen, Laser und Fernsehgeräte
• Ytterbium: Leuchtmittel, Katalysatoren, Laser, Legierungen, Röntgengeräte, als chemisches Reduktionsmittel und in der Erdbebenüberwachung
• Lutetium: Laser, Glas, Computerchips, Leuchtmittel, Katalysator und in der Medizintechnik

Das Anwendungsfeld von Seltenen Erden ist vielfältig, wobei der Schwerpunkt auf modernen Technologien liegt. Foto: ts/Epoch Times, mit Material von iStock

Abschließend zeigt sich – auch durch den Blick in die Geschichte – eine mögliche Gefahr, die mit dem vermehrten Einsatz von Seltenerdelementen einhergeht.

Politische Grenzen und der Wunsch, Zugang zu Bodenschätzen zu erhalten, waren im Laufe der Geschichte der Menschheit immer wieder die Quelle wirtschaftlicher und militärischer Konflikte“, fasst VanTongeren zusammen.

Weiter sagte sie: „Dies wird sich wahrscheinlich fortsetzen, wenn sich die Welt auf grüne Energie und eine größere Abhängigkeit von Seltenen Erden in der Zukunft verlagert.“