Chinas Trumpf im Streit mit den USA

Warum die sogenannten seltenen Erden in fast jedem Hightech-Produkt stecken und China den Abbau beherrscht.

Wismut-Kristalle reflektieren das Licht. Das Metall kommt oft aus Minen in China. Foto: Reuters

Wismut-Kristalle reflektieren das Licht. Das Metall kommt oft aus Minen in China. Foto: Reuters

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Im Handelsstreit mit den USA hat China einen wichtigen Trumpf, von dem Trump nicht spricht: die sogenannten seltenen Erden. Ein grosser Teil des weltweiten Abbaus dieser chemischen Elemente findet in China statt oder in Minen, die in chinesischem Besitz sind. Obwohl sie jeder vermutlich in der Hosen- oder Handtasche mit sich herumträgt, wissen viele nicht genau, warum seltene Erden so entscheidend sind.

Was sind seltene Erden?

Der Name ist irreführend. Die seltenen Erden sind keine Erden, sondern 17 Metallelemente im Periodensystem: Scandium (Sc, Nr. 21), Yttrium (Y, Nr. 39) und die 15 Lanthanoide (Nr. 57–71). Sie haben eine weiche Konsistenz und glänzen silbern. Selten sind sie nicht, sondern schwierig abzubauen. Selbst das seltenste der 17 Metalle, Thulium (Nr. 69 im Periodensystem), kommt in der Natur noch 125-mal häufiger vor als Gold.

Laut dem jährlichen Bericht der US-amerikanischen Geologischen Gesellschaft bauten Minenarbeiter im Jahr 2018 weltweit rund 120'000 Tonnen seltene Erden ab, rund 70 Prozent davon in China. Die wertvollen Metalle kommen nur in gewissen Gesteinsarten vor, etwa im Karbonatit, einem magmatischen Gestein, das beim Abkühlen von Magma entsteht.

Warum sind die seltenen Erden so wichtig?

Die moderne Technologie funktioniert nicht ohne seltene Erden. Sie haben besondere chemische Eigenschaften und stecken deshalb etwa in Smartphones, Laptops, Fernsehern, Lautsprechern, Windrädern und Elektroautos. Die Hersteller brauchen zwar meist nur sehr kleine Mengen, trotzdem sind die Seltenerdmetalle bisher noch kaum zu ersetzen. Man vergleicht sie manchmal mit Gewürzen, die man beim Kochen nur in Prisen einsetzt und die einem Gericht trotzdem die entscheidende Note geben.

Neodym (Nd, Nr. 60) beispielsweise nutzt man, um starke Dauermagnete herzustellen. Terbium (Tb, Nr. 65) und Europium (Eu, Nr. 63) stecken als grüne, rote und blaue Farbstoffe in den Displays der Geräte. Lanthan (La, Nr. 57) kommt in den Gläsern von Kameras, Teleskopen und Brillen zum Einsatz.

Warum sind seltene Erden so schwierig abzubauen?

Selten sind sie zwar nicht wirklich, aber sie kommen jeweils in nur sehr kleinen Konzentrationen in der Umwelt vor. Das macht den Abbau anspruchsvoll und umweltschädigend. Um die seltenen Erden aus den sie umgebenden Gesteinen zu lösen, setzen die Minenbetreiber beispielsweise Schwefelsäure ein. Dabei entsteht giftiger Schlamm, der teilweise in künst­lichen Seen gelagert wird und ins Grundwasser gelangt, was in den Abbaugebieten zu grossen Umweltproblemen führt.

Der giftige Schlamm, der beim Abbau etwa mit Schwefelsäure entsteht, führt zu grossen Umweltproblemen. Foto: Reuters

Viele seltene Erden enthalten zudem radioaktive Bestandteile. Die Arbeiter setzen sie beim Gewinnen der Metalle frei. So zeigte eine Fallstudie der österreichischen Montanuniversität Leoben in der Stadt Bayan Obo in der Mongolei, dass die dortige Anlage jährlich rund 10 Millionen Tonnen teilweise radioaktive Abwässer produziert, die ungefiltert in die Umwelt gelangen. Überdurchschnittlich viele Menschen leiden in der Region an Lungenkrebs. In den ­Gewässern sind sämtliche Fischbestände eingegangen. Zudem verbraucht die Gewinnung der Metalle grosse Mengen an Wasser, die teilweise in der Landwirtschaft fehlen. Die Versteppung ist in der Mongolei ein grosses Problem.

Gibt es die seltenen Erden nur in China?

Nein, sie stecken im Gestein vieler Länder. Allerdings lohnt sich die Schürfung erst ab einer gewissen Konzentration. In China findet der Abbau vor allem in der Inneren Mongolei statt. Rund 37 Prozent der weltweiten Vorkommen liegen in China. Auch in Brasilien, Südafrika, Australien und den USA weiss man von grösseren Reservoirs. Japanische Forscher entdeckten zudem kürzlich ein riesiges Vorkommen am Meeresboden des Pazifiks in fünf bis sechs Kilometer Tiefe. Die Schürfung dieser Metalle wäre jedoch anspruchsvoll und die Folgen für die Meeresökologie kaum absehbar. Die Schlamm­schichten wachsen in so grosser Tiefe nur sehr langsam. Grosse Mengen an aufgewühlten Sedimenten könnten das sensible Gleichgewicht in der Tiefsee durcheinanderwirbeln. Australien folgt bei den Produzenten mit 15 Prozent Marktanteil auf Platz zwei. China bemüht sich auch um Minen, die ausserhalb des Landes liegen, beispielsweise in Afrika und Grönland.

Warum findet der Abbau vor allem in China statt?

In den 1990er-Jahren intensivierte China den Abbau und überschwemmte den Markt mit sehr günstigen Preisen. Der Umweltschutz stand damals nicht weit oben auf der Prioritätenliste. Länder wie die USA drosselten daraufhin die eigene Schürfung. Um das Jahr 2010 versuchte China, die seltenen Erden künstlich zu verknappen, woraufhin andere Länder ihre Produktion wieder etwas hochfuhren. In den letzten Jahren lag der Anteil der Chinesen am Weltmarkt trotzdem noch immer zwischen 70 und 90 Prozent.

Kann man die seltenen Erden rezyklieren?

Weil der Abbau problematisch ist, wäre ein Recycling der wertvollen Metalle eigentlich eine sinnvolle Idee. Das Recycling ist jedoch ebenfalls ein aufwendiges Vor­haben, weil jeweils nur kleinste Mengen in einem einzelnen Gerät stecken. Ein schwedisches Forschungs­institut schätzte im Jahr 2016, dass nur ein Prozent aller seltenen Erden in nicht mehr genutzten Geräten weltweit rezykliert werde, der Rest landet auf den Müllhalden.

Weil auch die deutsche Automobilindustrie gerade beim Bau von Elektromotoren stark auf die Seltenerdmetalle angewiesen ist, hat der Verbund der deutschen Fraunhofer-Institute in einem gross angelegten Forschungsprojekt in den letzten Jahren nach Alterna­tiven gesucht. In mehrjäh­riger Arbeit haben die Wissenschaftler vor allem nach Möglichkeiten gesucht, wie das Recycling der seltenen Erden aus den Elektromo­toren schon bei der Herstellung eingeplant werden könnte. US-Forscher der Pennsylvania State University veröffentlichten zudem gerade eben die Resultate eines Projekts, bei dem sie ein bakterielles Eiweiss erfolgreich zum Aufspüren der kostbaren Elemente einsetzen konnten. Nutzen liesse sich dieses Verfahren sowohl beim Schürfen als auch beim Rezyklieren.

Seit wann weiss man von den seltenen Erden?

Ende des 18. Jahrhunderts entdeckte ein Hobbychemiker im Süden Schwedens, in der Grube Ytterby bei Stockholm, ein auffällig schwarzes Gestein. Nach chemischen Analysen entdeckten Forscher in den folgenden Jahrzehnten mehrere heute als seltene Erden bekannte metallische Elemente in der Probe. So ist das Element Yttrium nach diesem Fundort benannt. Aus dieser Zeit stammt auch der Begriff seltene Erden. Die Metalle in dem schwedischen Fund lagen in oxidierter Form vor. Früher nannte man Oxide auch Erden, und weil man damals von noch nicht allzu vielen Fundstellen wusste, hielt man die metallischen Elemente für sehr selten.

Gibt es Alternativen?

Forscher der American Chemical Society haben im Frühjahr ein Projekt vorgestellt, wie man Mag­nete ohne oder mit nur einem winzigen Anteil von seltenen Erden herstellen könnte. Dazu mischten die Chemiker Magnesium mit Cerium-Kobalt (CeCo3). Zwar gehört auch Cer (Ce, Nr. 58) zu den seltenen Erden, allerdings ist es häufiger und einfacher abzubauen als bisher vor allem für Mag­nete verwendete Stoffe.



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Erstellt: 25.05.2019, 21:30 Uhr

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