Seltene Erden, auch Seltene Erdenelemente (REE) genannt, sind eine Gruppe von 17 chemischen Elementen, darunter 15 Elemente aus der Lanthanidenfamilie sowie Scandium (Sc) und Yttrium (Y).
Im allgemeinen Sprachgebrauch weckt der Name Seltene Erden oft Assoziationen mit extrem knappen und kostbaren Rohstoffen wie Gold. Geologen und Materialwissenschaftler sind jedoch zu einem völlig anderen Schluss gekommen.
Diese Elementgruppe ist tatsächlich in der gesamten Erdkruste vorhanden. Einige Elemente sind häufiger als Kupfer (Cu) oder Zink (Zn). Das Besondere an Seltenen Erden ist nicht ihre Seltenheit, sondern die komplexen Prozesse ihrer Entstehung, Verteilung, Gewinnung und Raffination.
Zur Gruppe der Seltenen Erden gehören 17 chemische Elemente der Lanthan-Gruppe sowie Scandium und Yttrium (Foto: Getty).
Der Name beruht auf einem historischen Missverständnis.
Die Benennung der Seltenen Erden geht auf die historischen Umstände im späten 18. Jahrhundert zurück, als europäische Wissenschaftler erstmals spezielle Metalloxide aus seltsam aussehenden Mineralien isolierten, die oft in engen und unzugänglichen geologischen Gebieten vorkamen.
Zu jener Zeit wurden Metalloxide unbekannter Natur oft als Erden bezeichnet. Mineralien, die diese Oxide enthielten, waren selten, daher gab ihnen die damalige wissenschaftliche Gemeinschaft die Bezeichnung Seltenerdmetalle.
Diese Bezeichnung wird zwar noch heute verwendet, ist aber irreführend. Seltene Erden sind nicht selten in ihren Vorkommen, sondern in Form von abbauwürdigen Erzen, die sich wirtschaftlich gewinnen lassen. Diese Elemente sind zwar weit verbreitet, kommen aber in geringen Konzentrationen vor. Sie bilden selten große Lagerstätten wie Eisenerz oder Bauxit.
Laut einer Analyse des Deutschen Geologischen Forschungsinstituts GFZ sind Seltenerdelemente oft in vielen verschiedenen Mineralien vermischt und treten nur selten in hohen Konzentrationen auf.
Seltene Erden kommen in geringen Konzentrationen vor, was ihre Exploration und ihren Abbau kostspielig macht, obwohl die globalen Reserven als reichlich eingeschätzt werden (Foto: Getty).
Dies macht die Suche und Lokalisierung von Seltenerdvorkommen zu einem kostspieligen und zeitaufwändigen Unterfangen.
Selbst wenn Vorkommen gefunden werden, liegt die tatsächliche Ausbeute oft nur bei wenigen Prozent oder darunter. Diese Streuung macht Seltene Erden trotz ihres Reichtums an globalen Reserven zu einer schwer zugänglichen Ressource.
Eine Reihe von Hindernissen vom Bergbau bis zur Raffination
Die größte Herausforderung bei Seltenen Erden liegt im Trenn- und Reinigungsprozess. Aufgrund ihrer ähnlichen Elektronenstrukturen sind Seltenerdelemente schwer zu trennen. Die Trennung von Neodym und Praseodym oder von schweren und leichten Seltenen Erden erfordert Hunderte von wiederholten Extraktionsschritten.
Eine Studie des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat gezeigt, dass die Seltenerdraffination zu den komplexesten Prozessen der modernen Metallurgie zählt. Der Prozess verbraucht große Mengen starker Säuren und organischer Stoffe und erzeugt erhebliche Mengen an festen Abfällen und giftigen Lösungen.
In vielen Minen werden Seltenerze mit Thorium und Uran vermischt, die von Natur aus radioaktiv sind. Werden diese Abfälle nicht ordnungsgemäß entsorgt, stellen sie ein langfristiges Risiko der Boden- und Wasserverschmutzung dar.
Umweltbedenken sind der Grund, warum viele Länder den Abbau von Seltenen Erden trotz ihrer großen Vorkommen einschränken. Nur wenige Länder verfügen über die Technologie und die Kapazität, die Verarbeitungskosten zu tragen. Dies hat zu einer Konzentration der Lieferkette für Seltene Erden in wenigen Ländern geführt und geopolitische sowie globale Handelsrisiken geschaffen.
Ein Forschungsteam der Penn State University und des Lawrence Livermore National Laboratory hat eine biologische Methode entwickelt, bei der bakterielle Proteine zum Einsatz kommen, um Seltenerdelemente aus Industrieabfällen und elektronischen Geräten zu extrahieren und zu trennen (Illustrationsfoto).
Im Bericht der Internationalen Energieagentur (IEA) aus dem Jahr 2023 werden Seltene Erden zusammen mit Lithium, Kobalt und Nickel als wichtige Mineralien für saubere Energie eingestuft.
Der Bericht betont, dass das Risiko der Angebotsabhängigkeit deutlich größer ist als das Risiko der Abhängigkeit von natürlichen Reserven. Dies ist auch der Grund, warum Seltene Erden im technologischen Wettstreit der Supermächte als strategisches Ass im Ärmel gelten.
Strategischer Wert moderner Technologie
Seltene Erden spielen in vielen Hightech-Bereichen eine entscheidende Rolle. Dies gilt insbesondere für Permanentmagnete auf Basis von Neodym, Praseodym und Dysprosium.
Diese Magnete weisen eine geringe Dichte auf, erzeugen aber extrem starke Magnetkräfte. Sie sind unverzichtbare Bauteile von Elektromotoren, Windkraftanlagen, Industrierobotern, Drohnen und Festplatten. Auch andere Elemente finden wichtige Anwendung.
Seltene Erden sind aufgrund ihrer wichtigen Rolle in der Hochtechnologie die „strategische Karte“ der Supermächte (Foto: Getty).
Cer wird in Katalysatoren zur Abgasreinigung und beim Polieren von optischem Glas verwendet. Lanthan findet sich in Kameraobjektiven und in den Nickel-Metallhydrid-Batterien, die früher in Hybridfahrzeugen weit verbreitet waren. Europium und Terbium waren die beiden wichtigsten Leuchtstoffe für frühe Farbbildschirme und viele LEDs.
Im biomedizinischen Bereich ist Gadolinium ein wichtiges Kontrastmittel in der Magnetresonanztomographie (MRT). Verbindungen mit Seltenerdelementen werden aufgrund ihrer Fähigkeit, charakteristische Energie abzugeben, auch in der Krebsforschung eingesetzt.
Ein wissenschaftlicher Überblick, der in der Fachzeitschrift Nature Reviews Materials veröffentlicht wurde, stellt fest, dass Seltenerdmaterialien neue Wege für die Quantentechnologie und die Nanoelektronik eröffnen.
Die hohe Nachfrage aus der grünen Energie- und Digitalbranche macht Seltene Erden zu einer unverzichtbaren Ressource. Elektrofahrzeuge benötigen große Mengen an Permanentmagneten. Offshore-Windkraftanlagen sind für einen stabilen Betrieb stark auf sie angewiesen. Künstliche Intelligenz, intelligente Geräte und moderne Verteidigungssysteme nutzen Seltene Erden in vielen wichtigen Bereichen.
Seltene Erden spielen eine wichtige Rolle in vielen modernen Technologie- und Energiebranchen (Illustration: Getty).
Die Diskrepanz zwischen der Bezeichnung „Seltene Erden“ und ihrer tatsächlichen Häufigkeit lässt sich durch zwei Faktoren erklären: Erstens erschwert ihre geologische Verteilung den wirtschaftlichen Abbau. Zweitens stellt ihr komplexer und teurer Raffinierungsprozess eine erhebliche Hürde dar, die das weltweite Angebot begrenzt.
Gemessen an den natürlichen Vorkommen sind Seltene Erden keine seltenen Ressourcen. Selten sind vielmehr die Fähigkeit, sie umweltfreundlich abzubauen, hochentwickelte Schmelztechnologien und die Kontrolle der Lieferkette. Angesichts des weltweiten Trends zu sauberer Energie und Spitzentechnologie gewinnt diese Elementgruppe zunehmend an strategischer Bedeutung.
Viele Länder haben Pläne angekündigt, ihre Selbstversorgung mit Seltenen Erden zu verbessern. Die USA, Europa, Japan und Südkorea investieren massiv in das Recycling alter Magnete und die Entwicklung neuer Trenntechnologien. Forschungen der Universität Cambridge und des Tokyo Institute of Technology zeigen, dass die Rückgewinnung von Seltenen Erden aus alten Batterien und ausrangierten Elektronikgeräten einen Weg eröffnet, die Abhängigkeit vom Primärabbau zu verringern.
All diese Bemühungen zeigen, dass Seltene Erden nicht in der Natur selten, sondern in ihrer Verfügbarkeit schwer zugänglich sind. Daher gelten sie als strategische Ressourcen, die die Zukunft der globalen Technologie prägen werden.
Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/su-that-phia-sau-hieu-nham-hang-the-ky-ve-vitamin-cua-nganh-cong-nghiep-20251127122516385.htm
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