Seltene Erden

Was sind Seltene Erden?

Seltene Erden sind Metalle. Entdeckt wurden sie im 18. Jahrhundert in Mineralien in Form von Oxiden, welche. damals als „Erden“ bezeichnet wurden. Der Anteil der Oxide in den Mineralien war nicht sehr hoch und so bekam die Gruppe der Metalle die Bezeichnung „Seltene Erden“. Dabei ist diese Gruppe der Metalle gar nicht so selten und kommt in vielen Regionen der Erde vor. Die Reserven von Seltenen Erden betragen mehr als das 1.000-fache der derzeitigen Jahresproduktion und sind somit deutlich höher als bei allen anderen wirtschaftsstrategischen Metallen. Seltene Erden kommen insgesamt häufiger vor als Kupfer oder Blei. Selbst das seltenste Element der Seltenen Erden ist häufiger vorhanden als Gold. Da sie aber sehr verteilt in der Erdkruste vorkommen, ist die Gewinnung von Seltenen Erden nur mit größerem Aufwand möglich. Von den etwa 160 Mineralien, die seltene Erden enthalten, werden derzeit nur vier abgebaut: Bastnasit, Lateritton, Monazit und Loparit. Mit Ausnahme von Lateritton sind diese Mineralien gute Quellen für leichte Lanthanide und Lanthan und machen etwa 95 Prozent der verwendeten Seltenen Erden aus. Zu den Seltenen Erden werden 16 Elemente gezählt. Lanthan, Cer, Praseodym und Neodym gehören zu den leichten Seltenen Erden (Cer-Gruppe). Die anderen Seltenen Erden, wie zum Beispiel Dysprosium, werden zur Gruppe der schweren Seltenen Erden gezählt.

Einsatzbereich der Seltenen Erden

Seltene Erden werden heute fast ausschließlich in zahlreichen Hochtechnologiebereichen eingesetzt. Wobei die einzelnen Seltenen Erden für ganz verschiedene Anwendungen genutzt werden. Moderne Technologie ist eng mit Seltenen Erden verbunden. Beinahe in jedem Produkt werden sie eingesetzt. Besonders moderne PKW (Diesel und Benzin) sind einer der größten Verbraucher von Seltenerdprodukten. Dutzende von Elektromotoren in einem typischen Automobil sowie die Lautsprecher seines Soundsystems verwenden Neodym-Eisen-Bor-Dauermagnete. Elektrische Sensoren, der Dreiwegekatalysator und die optischen Displays enthalten Seltene Erden, aber auch die Windschutzscheibe, Spiegel und Linsen werden mit Seltenen Erden poliert. Sogar der Benzin- oder Dieselkraftstoff enthält Seltenerdmischoxide. Darüber hinaus verwenden moderne Medien und Kommunikationsgeräte (Handys, Fernseher und Computer etc.) Seltene Erden als Magnete für Lautsprecher und Festplatten und Phosphore für optische Displays. Die Mengen der verwendeten Seltenen Erden sind recht gering (0,01–5 Gewichtsprozent, mit Ausnahme von Permanentmagneten, die etwa 25 Prozent Neodym enthalten). Für die Funktionstüchtigkeit und das Gewicht der Produkte sind sie aber wesentlich. Jedes dieser Geräte würde nicht so gut funktionieren oder wäre wesentlich schwerer ohne den Einsatz von Seltenen Erden.

Anteil in der Windkraft
2020 wurde weltweit eine Windkraftleistung von 94 GW installiert.
Folgende Rohstoffe kamen dabei zum Einsatz:

0,6 % der globalen Betonproduktion
0,6 % der Stahlproduktion
1,6 % der Gusseisenproduktion
3,9 % der Zinkproduktion
3,5 % der Molybdängewinnung
3,2 % der Seltenen Erden

Jährliche Fördermengen

2020 wurden weltweit 280.000 Tonnen Seltene Erden gefördert.

© Statista, Minenproduktion von Seltenen Erden nach Ländern

Auch die Weiterverarbeitung der Seltenen Erden findet zu rund 90 % noch immer in China statt. China hat dadurch nach wie vor eine marktbeherrschende Stellung.

Weltweite Reserven

86 % der Reserven der Seltenen Erden sind in nur vier Staaten zu finden: China (38 %), Brasilien (19 %), Vietnam (19 %) und Russland (10 %).

© Wind Europe 2020, Rare earth in the wind industry

Welche Seltenen Erden werden in Windrädern eingesetzt?

In Windrädern werden Neodym, Dysprosium, Praseodymium und Terbium eingesetzt.
Der mit Abstand größte Gewichtsanteil entfällt dabei auf Neodym.
An der Zusammensetzung eines Magneten, der in Windrädern eingesetzt wird, ist dies gut ersichtlich:

Zusammensetzung eines Magneten im Windrad
- 29 % Neodym
- 1–4 % Dysprosium
- 1 % Bor
- 66 % Eisen

Warum werden Seltene Erden in Windrädern eingesetzt?

Durch die Verwendung von Seltenen Erden in den Magneten von Windrädern, kann der Generator kleiner und leichter dimensioniert werden. Dies erspart eine relevante Menge anderer Materialien, die durch die Reduktion des Gewichtes eingespart werden kann.

Recycling von Seltenen Erden

Durch den geringen Gewichtsanteil in den elektronischen Geräten wird das Recycling von Seltenen Erden aus wirtschaftlichen Gründen nicht durchgeführt. Ein Handy mit einem durchschnittlichen Gewicht von 80 g enthält ca. 0,02 g Neodym (0,02 % des Handygewichts). Bei den Magneten, die bei der Windenergie eingesetzt werden, liegt der Gewichtsanteil der Seltenen Erden bei rund einem Drittel. Durch die Größe der eingesetzten Magneten haben diese einen hohen Materialwert und können auch leicht recycelt werden.

Umweltgefahren beim Abbau von Seltenen Erden

Der Abbau von Seltenen Erden ist ein langes Verfahren mit unterschiedlichen Schritten. Um die Seltenen Erden voneinander trennen zu können und sortenrein zur Verfügung zu stellen, werden unterschiedliche Chemikalien eingesetzt. Darüber hinaus fallen beim Abbau von Seltenen Erden zumeist auch radioaktive Stoffe wie Thorium und Uran an. Damit es im Abbaugebiet nicht zu Verunreinigungen der Umwelt und zur Gesundheitsgefährdung der Bevölkerung kommt, sind strenge Umweltauflagen sehr wichtig.

Windräder mit Seltenen Erden in Österreich

Nicht alle Windräder verwenden Seltene Erden. Setzen die Windräder Elektromagnete ein, werden keine Seltenen Erden benötigt. Nur Generatoren mit Permanentmagneten haben Seltene Erden in Verwendung. Derzeit (Ende 2022) sind bei rund 10 % aller Windräder in Österreich, d.h. bei rund 130 Windkraftanlagen Seltene Erden verbaut.