Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden

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1 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden 2 Wenn von Rohstoffen, die über unsere Zukunft entscheiden, gesprochen wird, dann denken die meisten Menschen an Öl und Erdgas oder vielleicht auch an Wasser. Die Verknappung der Ölreserven, die Preissteigerungen für Benzin, Heizöl und Flüssiggas sind schon seit Jahrzehnten Themen der öffentlichen Debatte. Diese hat auch durch die Nutzung von Kernenergie als Alternative zu fossilen Brennstoffen und durch die von der Regierung verkündete Energiewende immer wieder neuen Zündstoff erhalten. Die weltweite Versorgung mit sauberem Trinkwasser, die Nutzung von Wasserreserven in der Landwirtschaft und die Verschmutzung von Gewässern stehen auf der Agenda von internationalen Organisationen, Umweltverbänden, aber auch bei Nahrungsmittelkonzernen ganz oben, und das zu Recht. Trotzdem stößt die Wasserthematik in den hoch entwickelten Ländern nur auf ein begrenztes öffentliches Interesse solange dort Wasser im Überfluss vorhanden ist. Die Diskussion über die Folgen der Globalisierung der Märkte und der industriellen Produktion wurde Mitte der Neunzigerjahre in Deutschland durch das Buch Die Globalisierungsfalle. Der Angriff auf Demokratie und Wohlstand von Hans-Peter Martin und Harald Schumann angefacht. Ab 2008 gerieten dann die globalen Finanzmärkte und ihre Fehlentwicklungen in das Zentrum der Aufmerksamkeit. Lange Zeit von der Öffentlichkeit weitgehend unbeachtet blieben bis heute die Rohstoffmärkte, soweit es sich nicht um Spekulationen mit Grundnahrungsmitteln handelte. Die Versorgung der Industrie mit Rohstoffen, speziell in Europa, schien ein Thema für Fachleute und Spezialisten zu sein, das keiner breiten Aufmerksamkeit bedurfte. Sowohl in der Politik als auch in den Unternehmen und Verbänden verließ man sich darauf, dass die Märkte über Angebot und Nachfrage sich selbst regulieren würden. Ein schrittweises Umdenken setzte erst vor einigen Jahren ein, als die Rohstoffpreise in die Höhe schossen und man begann, den Zusammenhang zwischen technischem Fortschritt und der zukünftigen Versorgung mit Rohstoffen detaillierter zu betrachten. G. Pilarsky, Wirtschaft am Rohstofftropf, 13 DOI / _2, Springer Fachmedien Wiesbaden 2014

2 14 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden In den inzwischen häufiger erstellten Publikationen wimmelt es von Sammelbegriffen, die versuchen, das Thema in den Griff zu bekommen. Von Hightech-Metallen, Elektronikmetallen, Technologiemetallen, strategischen Metallen, raren, kritischen und Schlüsselrohstoffen ist die Rede wahrscheinlich, ohne dass selbst der interessierte Laie sich eine Vorstellung von den Hintergründen und Zusammenhängen machen kann. Die Materie ist komplex, zugegeben, aber sie lässt sich durchschauen. Zunächst unterscheiden wir zwischen biotischen, im weitesten Sinne nachwachsenden Rohstoffe, energetischen Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle und nichtenergetischen mineralischen Rohstoffe. Dazu gehören Metalle, seltene Erden und Industrieminerale sowie Steine und Erden. Die Letzteren haben zwar durchaus eine große wirtschaftliche Bedeutung, sie sind aber auch in Deutschland in so ausreichender Menge vorhanden, dass wir uns über ihre künftige Verfügbarkeit keine Sorgen machen müssen. Industrieminerale können direkt, das heißt ohne Stoffumwandlung, für industrielle Zwecke eingesetzt werden. Erze von Metallen müssen hingegen erst durch den Verhüttungsprozess in elementare Metalle umgewandelt werden. Seltene Erden werden in den meisten Fällen den Metallen, manchmal aber auch den Industriemineralen zugeordnet und bilden somit eine sehr spezielle Gruppe von Rohstoffen. Bei der ökonomischen und politischen Betrachtung der mineralischen Rohstoffe geht es um die Sicherheit der gegenwärtigen, aber besonders der zukünftigen Versorgung. Deshalb unterscheidet man hier zwischen kritischen und nichtkritischen Rohstoffen. Bei den meisten mineralischen Rohstoffen gibt es allerdings keine geologische Knappheit, sondern es sind die Liefer- und Preisrisiken, die sie zu kritischen Rohstoffen machen. Diese resultieren daraus, dass die Förderung beziehungsweise die Produktion nur auf wenige Länder oder Unternehmen konzentriert ist und Länder wie Deutschland in hohem Maße auf Importe angewiesen sind. Doch es werden auch andere Begriffe für kritische oder nichtkritische Rohstoffe parallel verwendet, je nachdem, unter welcher Perspektive man sie betrachtet. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) benutzt die Bezeichnung Elektronikmetalle und zählt dazu die Seltenen Erden Scandium und Neodym sowie Gallium, Indium, Germanium und Tantal. Von strategischen Metallen sprechen nicht nur die Bundesregierung und verschiedene Institute, sondern auch die Anbieter von Rohstoffpapieren als Geldanlage. Sie definieren Metalle als strategisch, wenn sich deren Verwendung derzeit nicht vermeiden lässt und sie so knapp sind, dass die Nachfrage auf lange Sicht das Angebot übersteigen wird. Als kritische Rohstoffe werden meist die Seltenen Erden und weitere für die Wirtschaft wichtigen Metalle, bei denen die Versorgungssituation aus unterschiedlichen Gründen langfristig ungewiss und nur schwer vorherschaubar ist, zusammengefasst. Dabei gibt es je nach den verwendeten Parametern unterschiedliche Beurteilungen, ob einzelne Rohstoffe als kritisch oder nicht kritisch bezeichnet werden. Für die Europäische Union hat die EU-Kommission insgesamt vierzehn Rohstoffgruppen und Rohstoffe als kritisch eingestuft. Das sind neben den Seltenen Erden: Antimon, Beryllium, Kobalt, Flussspat (Fluorit), Gallium, Germanium, Graphit, Indium, Ma-

3 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien 15 gnesium, Niob, die Metalle der Platingruppe, Tantal sowie Wolfram. Ich werde im Folgenden diese Eingrenzung der kritischen Rohstoffe verwenden. Kritisch im Sinne der EU-Kommission heißt nicht unbedingt, dass es sich um einen knappen oder seltenen Rohstoff handelt, sondern dass ein erhöhtes Versorgungsrisiko für Europa besteht. Gründe dafür können die Konzentration der Produktion der Rohstoffe in Ländern außerhalb der Europäischen Union sein oder die Konzentration auf wenige Lieferanten: Bei Graphit beispielsweise ist die Europäische Union zu 95 %, bei Wolfram zu 73 % und beim Flussspat zu 69 % auf Importe angewiesen; bei allen anderen kritischen Rohstoffen beträgt die Abhängigkeit 100 %. Es geht aber auch um die politisch-wirtschaftliche Stabilität oder Instabilität der wichtigsten Lieferländer. Außerdem wurde von der EU berücksichtigt, ob der jeweilige Rohstoff durch andere Materialien ersetzt werden kann oder nicht und inwieweit er recycelbar ist. 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien Zu den Schlüsselrohstoffen für moderne Technologien gehören nicht nur die kritischen Rohstoffe, sondern auch mineralische Rohstoffe, die nicht als kritisch angesehen werden. Diese nichtkritischen, aber dennoch unverzichtbaren Schlüsselrohstoffe sind in alphabetischer Reihenfolge: Aluminium, Blei, Chrom, Eisen und Stahl, Gold, Kupfer, Mangan, Nickel, Silber, Silizium, Titan, Zink und Zinn Aluminium Das Metall Aluminium ist noch nicht sehr lange bekannt. Erst 1825 gelang seine Herstellung. Es konnte Anfang des 19. Jahrhunderts nur in so kleinen Mengen gewonnen werden, dass Aluminium kostbarer war als Gold. Erst ab der Mitte des gleichen Jahrhunderts sanken die Aluminiumpreise infolge neuer Verfahren zu seiner Herstellung, und erst in den Achtzigerjahren des 19. Jahrhunderts entwickelte man die Methoden, die auch heute noch bei der großtechnischen Aluminiumherstellung eingesetzt werden. Aluminium ist das dritthäufigste Element der Erdkruste nach Sauerstoff und Silizium und das häufigste Metall. Das einzige wirtschaftlich bedeutende Ausgangsmaterial für die Aluminiumproduktion ist Bauxit, dessen wichtigste Förderländer Australien, China, Indien, Guinea und Jamaika sind. Da man für die Herstellung von Primäraluminium sehr viel elektrische Energie benötigt, findet diese hauptsächlich in Ländern statt, die Strom auf natürliche Weise wie mit Wasserkraftwerken erzeugen können. Bei der Herstellung von Sekundäraluminium aus Aluminiumschrott braucht man allerdings nur 5 % der bei der Primärgewinnung eingesetzten Energie. Aluminium wird wegen seiner positiven Eigenschaften in vielen Technologien eingesetzt. Es ist überall dort ein wichtiger Konstruktionswerkstoff, wo es um Gewichtseinspa-

4 16 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden rung geht: In Legierungen mit Magnesium und Silizium, aber auch mit anderen Metallen, lassen sich Aluminiumwerkstoffe herstellen, die in ihrer Festigkeit der von Stahl kaum nachstehen. Aluminium lässt sich sowohl pressen als auch gießen oder spanend bearbeiten. Auch in der Elektrotechnik und der Elektronik wird Aluminium gern eingesetzt, da es ein guter elektrischer Leiter ist. Hier spielt auch wieder das Gewicht, wie zum Beispiel bei Überlandleitungen, eine wichtige Rolle. In der Verpackungsindustrie wird Aluminium zu Folien, aber auch zu Dosen für Getränke und Konserven verarbeitet. Aluminium lässt sich aufgrund seiner vielfältigen Anwendungen für Gegenwarts- und Zukunftstechnologien und auch wegen seines vergleichsweise günstigen Preises aus der modernen industrialisierten Welt nicht mehr wegdenken Blei Auch Blei war neben Kupfer und später Zinn über Jahrtausende hinweg ein Schlüsselrohstoff für die Menschen in Europa, Asien und später auch in Amerika. Es wurde besonders für die Herstellung von Gefäßen und bis in die Siebzigerjahre hinein für den Bau von Trinkwasserleitungen verwendet. Besonders für militärische Zwecke gewann das Blei nach der Entwicklung der Feuerwaffen in Form von Kanonen-, Gewehr- und Pistolenkugeln, aber auch als Jagdschrot, eine überragende Bedeutung. Mit Beginn der industriellen Revolution wurde Blei zum wichtigsten Nichteisen-Metall, speziell für die chemische Industrie. Heute liegt die Menge des gewonnenen Bleis an vierter Stelle der Nichteisenmetalle nach Aluminium, Kupfer und Zink. Der Hauptverwendungszweck ist heute mit 60 % der Gesamtproduktion der Einsatz in Batterien für Automobile. Weitere 20 % werden in der chemischen Industrie verarbeitet. Eine zunehmende Bedeutung besitzt Blei immer noch im Bereich des Strahlenschutzes. Die Länder mit dem höchsten Bleiverbrauch sind die USA, Japan, Deutschland und die Volksrepublik China. Während Blei früher vor allem auch wegen seiner Anwendung im Bauwesen das wichtigste und am häufigsten verwendete Metall war, versucht man heute, Blei durch andere weniger giftige Elemente oder Legierungen zu ersetzen. Fundorte von Blei befinden sich auf allen Kontinenten. Die bedeutendste kommerzielle Quelle für die Gewinnung neuen Bleis ist Galenit, insgesamt sind jedoch mehr als fünfhundert Bleiminerale bekannt. Die wirtschaftlich abbaubaren Vorräte an Blei werden auf 67 Mio. t weltweit geschätzt. Allerdings ist das Recycling alter Bleiprodukte inzwischen die wichtigste Quelle zur Bleiherstellung. Das betrifft insbesondere die Aufarbeitung alter Autobatterien: Weltweit verfügen heute die großen Starterbatteriehersteller über Aufbereitungsanlagen für Altbatterien. Diese werden umweltgerecht zerlegt, und das Blei ist für die Batterieproduktion ein günstiger Rohstoff. So schmilzt zum Beispiel der amerikanische Konzern Johnson Controls, Hersteller der Varta-Batterien, in einem alten Bleiwerk bei Hennef in der Nähe von Bonn Altbatterien ein und bereitet sie zu Bleibarren auf. Die bedeutendsten Förderländer für Bleierz sind die Volksrepublik China, Australien und die USA. An der Spitze der wichtigsten Produzenten von raffiniertem Blei stehen die Volksrepublik China und die USA sowie Deutschland an dritter Stelle. Zusammen erzeugen diese drei Länder rund die Hälfte der gesamten Weltproduktion von 6,7 Mio. t.

5 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien Chrom Die meisten Leser werden Chrom im Zusammenhang mit verchromten Badezimmerarmaturen, Haushaltsgegenständen oder Autoteilen wie Zierblenden, Stoßstangen oder Felgen kennen. Chromschichten sind robust, langlebig und extrem widerstandsfähig gegen alle Witterungseinflüsse. Sie sind unempfindlich gegen Schweiß und Hautfett, griffunempfindlich, von hoher Oberflächenglätte und anlaufbeständig. Die Benetzbarkeit von Chrom ist gering, da wässerige Medien von der Oberfläche abgewiesen werden. Man kennt die sogenannte Glanzverchromung, bei der auf galvanischem Wege eine sehr dünne Chromschicht auf ein Werkstück aufgetragen wird und der Glanz erst durch das Durchscheinen der unteren Schichten entsteht. Bei der sogenannten Hartverchromung wird keine härtere, sondern nur eine dickere Chromschicht aufgetragen, weshalb es sich eigentlich um eine Dickverchromung handelt. In den Zwanzigerjahren wurden verschiedene Verfahren entwickelt, die im Prinzip auch heute noch angewendet werden. Die weltweit für die Verchromung von Werkstücken eingesetzten Chrommengen sind allerdings zu vernachlässigen. Zusammen mit den für andere Zwecke der chemischen Industrie eingesetzten Chrommengen erreichen sie gerade 3 % des gesamten Verbrauchs. 93 % des Chroms werden hingegen für die Herstellung von rost- und säurebeständigen sowie warmfesten Stählen sowie für die Produktion von anderen Stählen, Superlegierungen und sogenannter Cermets, das sind Verbundwerkstoffe aus Keramik und Metall, benötigt. Die Produktion rostfreien Stahls ist mit großem Abstand die mengenmäßig wichtigste Chromverwendung. Durch einen Chromanteil von über 12 % bildet sich auf der Stahloberfläche eine dichte, harte und transparente Passivierungsschicht aus Chromoxid. Chrom ist für die Herstellung rostfreier Stähle nicht substituierbar. Das Legierungselement Chrom verleiht Stahl einen äußerst wirksamen Korrosionsschutz, erhöht die Festigkeit des Stahls und verbessert seine Warmfestigkeit und Zunderbeständigkeit. Auch für Werkzeugstahl und Schnellarbeitsstahl (HSS) wird Chrom in Verbindung mit Wolfram und Molybdän benötigt. Chromit, das auch als Chromeisenstein bezeichnet wird, ist das einzige Chromerz von wirtschaftlicher Bedeutung. Die Ressourcen werden noch für viele Jahrhunderte ausreichen; insofern gehört Chrom nicht zu den seltenen Metallen. Die größten Chromit- Vorkommen befinden sich in Kasachstan und Südafrika, weitere bedeutende Lagerstätten sind in Zimbabwe, der Türkei, Russland und Finnland. Das Recycling von Chrom hat eine große wirtschaftliche Bedeutung und chromhaltiger Stahl- und Eisenschrott ist stets gefragt. Die Recyclingquote wird für Deutschland auf 15 bis 20 % geschätzt, in den USA sogar auf 38 %. Für die Zukunft geht man davon aus, dass die Verwendung von Sekundärchrom in nennenswertem Umfang zur Chromversorgung beitragen wird Eisen und Stahl Eisen und Stahl werden umgangssprachlich meist in einem Zuge erwähnt, oft sogar synonym. Dabei sind sie nur die Oberbezeichnung für eine ganze Reihe von Werkstoffen mit höchst unterschiedlichen Eigenschaften. Im Zusammenhang mit der industriellen

6 18 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden Fertigung benutzt man den Begriff Eisen für den Werkstoff Gusseisen, während Stahl schmiedbar und verformbar ist. Der alte Begriff Schmiedeisen meint also ebenfalls Stahl. Alle als Stähle bezeichneten Werkstoffe sind ein Gemisch aus dem Element Eisen, weiteren Metallen, Kohlenstoff und auch anderen Nichtmetallen. Stähle entstehen aus Roheisen durch Legierung mit Kohlenstoff und anderen Elementen in Kombination mit Wärme und thermomechanischer Behandlung. Sie sind die am häufigsten verwendeten metallischen Werkstoffe. Um die Stahleigenschaften gezielt zu verändern, werden das Legieren, die Wärmebehandlung und die Kaltumformung angewandt. Insgesamt gibt es heute rund verschiedene Stahlsorten. Sie werden entweder nach ihren Güteklassen in unlegierte Stähle, nicht rostende Stähle und andere legierte Stähle unterteilt. Nach ihren Anwendungsgebieten unterscheidet man allgemeinem Baustahl, Automatenstahl, der industriell von Maschinen mechanisch bearbeitet werden kann, Bewehrungs- oder Betonstahl für die Baubranche, Einsatzstahl, Federstahl, nicht rostendem Stahl, Nitrierstahl, säurebeständigem Stahl, Spanstahl, Tiefziehstahl, Vergütungsstahl, Werkzeugstahl und Messerstahl. Die Grundlage für die Gewinnung von Eisen und Stahl ist heute Magneteisenerz. Eisen steht in der Reihe der Elementhäufigkeit nach dem Massenanteil an vierter Stelle in der kontinentalen Erdkruste. Eisenerz wird sowohl im Tagebau als auch im Tiefbau, also dem Untertagebau, gewonnen. Weltweit wurden 2011 etwa 2,8 Mrd. t Eisenerz abgebaut, dabei entfallen 82,5 % der Weltförderung auf die Länder China, Australien, Brasilien, Indien und Russland. Das weltweit bedeutendste Herstellerland für Roheisen ist die Volksrepublik China mit 629,7 Mio. t im Jahr 2011, gefolgt von Japan mit 81,0 Mio. t und Russland mit 48,1 Mio. t. Die erste Zivilisation, die Eisen im größeren Umfang nutzte, waren die Hethiter in der Zeit zwischen 1600 und 1200 vor Christus. Mit dem Untergang des hethitischen Reiches ab 1200 vor Christus und der Verbreitung des entsprechenden Wissens über die Eisenherstellung im Nahen Osten begann der Übergang von der Bronzezeit zur Eisenzeit. Über viele Jahrhunderte wurde Eisen in sogenannten Rennöfen mit Hilfe von Holzkohle erschmolzen, was in Ländern wie England zum Verschwinden der Wälder führte. Mit der Umstellung auf Koks und durch die Erfindung der Dampfmaschine begann dann die industrielle Revolution durch größere und effizientere Hüttenwerke. Ihre Blütezeiten erlebte die Stahlindustrie in der Bundesrepublik Deutschland in den Jahren 1961 mit einem Höchststand von Beschäftigten und 1974, als sie mit 53 Mio. t Stahl einen Produktionsrekord aufstellte. Die Nachfrage nach Stahl steht in engem Zusammenhang mit dem Weltwirtschaftswachstum. Die langfristigen Trends von Nachfrage und Verbrauch weisen weiter nach oben, auch wenn andere Werkstoffe in Konkurrenz zum Stahl treten. Stahl ist ein sehr gut wiederverwendbarer Werkstoff, der seine Qualität durch das Recycling nicht einbüßt. Die Recyclingquote liegt mit 90 % höher als die Quoten von Papier, Aluminium, Kunststoff und Glas zusammen.

7 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien Gold Gold nimmt unter allen metallischen Rohstoffen eine Sonderrolle ein, denn es ist kein Schlüsselrohstoff. Auch wenn es in der Elektronik oder Medizin verwendet wird, hat es dort keine Schlüsselfunktion in dem Sinne, dass eine Technologie ohne Gold nicht zu realisieren wäre. Gold ist eindeutig kein kritischer Rohstoff, die jährliche Goldförderung übersteigt den technologischen Bedarf an Gold fast um das Zehnfache. Gold ist nur deshalb so teuer, weil es knapp ist und es ist knapp, weil es so begehrt ist. 75 % des weltweit geförderten Goldes werden zu Schmuck verarbeitet. Aber die Verarbeitung von Gold zu Schmuck schafft im Gegensatz zur Verarbeitung von Schlüsselrohstoffen kaum einen nennenswerten Mehrwert. Der Wert von Goldschmuck wird zum allergrößten Teil durch den Rohstoff selbst bestimmt und nicht durch das, was man daraus macht. Alle anderen metallischen Rohstoffe erhalten ihren endgültigen Wert erst durch die Verarbeitung zu einem Endprodukt. 2 t Rohstahl sind weniger wert als das fertige Auto, was man daraus baut; 20 g reines Gold sind fast ebenso viel wert wie die beiden Eheringe, die man daraus schmiedet. Der Wert von Gold wird durch seine Knappheit und seinen Marktwert, also durch Angebot und Nachfrage, bestimmt und nicht durch den Nutzen, den es außer als Wertanlage, schafft. Der Goldpreis wird seit dem 12. September 1919 zweimal täglich um halb 11 Uhr vormittags und um 3 Uhr nachmittags von fünf Händlern in der Londoner City beim London Gold Fixing festgelegt. Seit der Finanzkrise der Jahre 2007 und 2008 hat dieser besondere Rohstoff als Anlagewert eine ungeahnte Renaissance erlebt: Gold steht für Sicherheit, und sein Preis wird durch die Angst vor Armut nach oben getrieben. Gold stand schon immer für Reichtum und Macht, aber nie für technischen und gesellschaftlichen Fortschritt. Das unterscheidet Gold von allen anderen metallischen Rohstoffen. 70 % der weltweiten Goldvorräte liegen heute in Regionen, in denen ein Mensch weniger wert ist als eine Feinunze Gold, das sind 31,1 g, einbringt. Die guten Goldadern sind weltweit längst abgebaut. Es gibt zwar immer noch viel Gold, aber es findet sich nur noch in winzigen Spuren im Gestein. Um eine Unze Gold zu gewinnen, müssen manchmal 20 t oder auch 100 t Fels zermahlen werden. Gold findet man heute nur noch in Regionen, in denen sich die Suche und der Abbau bislang nicht gelohnt haben. Seit die Menschen Gold sammeln, haben sie insgesamt nicht mehr als t davon aus dem Boden geholt und verarbeitet. Der größte Teil dieses Rohstoffs ist auch heute noch vorhanden und unterliegt einem fortwährenden Kreislauf. Ökonomisch interessant wird die Goldproduktion im großen Stil heute erst, wenn man aus einer Tonne Gestein mehr als ein Gramm Gold gewinnen kann. Die Zeiten, als gediegenes Gold in kleinen Körnern oder größeren Nuggets einfach mit Wasser aus dem Boden herausgewaschen werden konnten, sind fast überall vorbei. Im Jahr 1970 brachten die südafrikanischen Minen noch t Gold pro Jahr an die Oberfläche, im Jahr 2007 waren es nur noch 252 t und damit hat das Land seinen hundertjährigen Spitzenplatz unter den Fördernationen an China verloren, wenn auch

8 20 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden nur knapp. Die chinesische Goldproduktion betrug 2007 rund 275 t. Die weiteren großen Goldförderländer sind Australien mit 246 t und die USA mit 238 t (jeweils in 2007). Der größte Goldmarkt der Welt befindet sich in Indien. Hier wird ein Fünftel der globalen Goldproduktion zu Schmuck verarbeitet. Drei Viertel der jährlichen Goldproduktion von rund t werden zu Schmuck verarbeitet, 13 % zu Barren oder Münzen geschmolzen und der Rest geht in die Industrie. Der Bergbau liefert mit rund t das meiste Gold pro Jahr, 900 t stammen aus dem Goldrecycling, der Rest von Goldgräbern und Kleinstbergwerken Kupfer Kupfer ist wahrscheinlich das erste Metall, das von den Menschen genutzt wurde. Bronze, eine Legierung aus Kupfer und Zinn, hat einem ganzen Zeitalter in der Menschheitsgeschichte seinen Namen gegeben. In der Erdkruste kommt Kupfer relativ häufig vor, sieben Mal mehr als Silber. Die vermuteten Kupferressourcen der Erde werden noch einige hunderttausend Jahre reichen. Darüber hinaus kann Kupfer ohne Qualitätsverluste beliebig oft recycelt werden. Das wichtigste Förderland für Kupfer ist Chile mit einem Anteil von weltweit 36 %, gefolgt von Peru und den USA mit jeweils 8 % sowie Australien, China und Russland mit 5 bis 6 %. Es werden auch noch große Mengen von Kupfer im nördlichen Kupfergürtel Afrikas, im Kongo und in Zaire vermutet. Kupfer wird zumeist im Tagebau gewonnen. Da die Kupfererzproduktion in den Jahren zwischen 1995 und 2007 um 65 % gewachsen ist, haben auch Länder wie Peru, Indonesien und Kasachstan ihre Erzproduktion ausgeweitet. Argentinien und Laos haben den Kupfererzbergbau aufgenommen. Der Kupferverbrauch ist vom Entwicklungsstand der industriellen Produktion eines Landes abhängig. Eine Untersuchung zum Kupferverbrauch pro Person hat errechnet, dass wir die gleiche Menge Kupfer, die wir seit der Bronzezeit verbraucht haben, in den nächsten 30 Jahren brauchen werden. Das heißt, wir brauchen neue Minen. Wegen der schwieriger werdenden Bedingungen (ärmere Lagerstätten, mehr Energieeinsatz bei der Aufbereitung, mehr Untertagebau) ist Kupfer sehr teuer und der Preis wird weiter steigen. Die deutsche Aurubis AG ist weltweit der zweitgrößte Kupferproduzent und der weltgrößte Kupferrecycler. Hervorgegangen ist dieses Unternehmen aus der 1866 gegründeten Norddeutschen Affinerie AG, die 2008 den belgischen Kupferbearbeiter Cumerio übernommen hat. Im Jahr 2009 wurde dann das Unternehmen in Aurubis AG umbenannt. Seit 2010 gehört Aurubis endgültig zu den deutschen Weltmarktführern. Es ist sehr bedauerlich, dass Aurubis, als der größte Kupferproduzent in Europa, keine eigene Versorgung, das heißt keine eigene Mine, hat. Das Unternehmen ist immer von seinen Lieferanten abhängig und auf die Einjahresverträge angewiesen. Wenn die Weltkonjunktur wieder einmal boomt, könnte es ein Problem werden, das Werk mit den benötigten

9 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien 21 Minenkonzentraten zu versorgen zumal dann der Kupferschrott auch umkämpft und teuer ist. Wenn die Nachfrage hoch und das Konzentrat knapp ist, kann die Raffinerie Probleme haben, die Ware zu einem Preis zu bekommen, bei dem sie noch Geld verdient. Für Aurubis ist es gut, dass zur Zeit die Nachfrage nicht so groß ist und die Weltwirtschaft nicht boomt. Würden aber die Chinesen, Inder und Indonesier einmal mehrere Jahre 10 oder 15 % pro Jahr Mehrbedarf haben, dann stiegen die Preise natürlich explosionsartig in die Höhe und alle Produzenten ohne Mine hätten bei der Rohstoffversorgung. Vor einigen Jahren haben wir einmal mit Aurubis Gespräche geführt in der Absicht, gemeinsam eine Kupfermine in Peru zu kaufen ein sehr interessantes Projekt, das einen Return of Invest von dreieinhalb Jahren versprach. Der Kaufpreis bei solchen Projekten wird übrigens immer unter der Voraussetzung gezahlt, dass die Angaben aus der Due- Dilligence-Prüfung stimmen: Wenn sich herausstellen sollte, dass die Zahlen zu positiv dargestellt waren, könnte man immer noch vom Kauf zurücktreten. Die Verbindung lief damals über die KfW. Man hatte uns praktisch ein Vorkaufsrecht gegeben, aber der damalige Vorstandsvorsitzende von Aurubis entschied, dass dafür nicht genügend Eigenkapital vorhanden und natürlich auch keine Unterstützung von der Regierung zu erwarten war. Bereits eine Woche später war das Projekt schon an eine chinesische Firma verkauft. Das ist ein gutes Beispiel dafür, wie solch hoch interessanten Projekte am Ende an der Finanzierung scheitern können. Der Trend geht dahin, in einem Land, in dem ausreichend Vorkommen vorhanden sind, das Kupferkonzentrat vor Ort selbst zu verarbeiten, also eine eigene Kupferraffinerie aufzubauen. Für Armenien zum Beispiel wäre dies sehr interessant: Man könnte das fertige Kupfer auch weiterverarbeiten und daraus Kupferkabel herstellen, was man dort früher schon gemacht hat. Man müsste das Konzentrat nicht bis nach Hamburg oder nach Bulgarien schicken, sondern könnte ein fertiges Produkt herstellen. Der Strom ist in Armenien ohnehin sehr billig, außerdem ließen sich Transportkosten sparen. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass eine bestimmte Menge Kupferkonzentrat zur Verfügung steht. Aufgrund seiner guten elektrischen Leitfähigkeit, die nur noch von Silber übertroffen wird, ist Kupfer die Basis für alle elektrischen und elektronischen Zukunftstechnologien. Ohne den Einsatz von Kupfer ließen sich weder kleinste elektrische noch elektronische Geräte bauen, die Produktion von modernen Automobilen ist ohne Kupfer nicht denkbar und auch großtechnische Anlagen, wie zum Beispiel in der Windenergie, ließen sich ohne Kupfer nicht verwirklichen. In jedem Pkw befinden sich heute rund 25 kg.kupfer, in den Fahrzeugen der Luxusklasse kann es auch leicht das Doppelte werden. Kupfer hat als Massenmetall auch eine große Bedeutung in der Architektur und im Bauwesen. Neben den elektrischen Kupferleitungen spielt es auch in Form von Kupferrohren in Wasser- und Heizungssystemen eine wichtige Rolle. Für die Zukunft wird allerdings das größte Mengenwachstum beim Einsatz vom Kupfer in industriellen Elektromotoren erwartet, gefolgt vom Kupferbedarf für Fahrzeuge mit Brennstoffzellen, Hybrid- oder Elektromotoren. Da die meisten Zukunftstechnologien ohne Kupfer nicht denkbar sind und

10 22 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden Kupfer durch seine breite Verwendung in vielen Branchen unverzichtbar ist, wird zwar einerseits weiterhin eine hohe Kupfernachfrage bestehen, die aber unter anderem durch seine gute Recyclingfähigkeit befriedigt werden kann Mangan Mangan ist mit einem Vorkommen in der Erdkruste von 0,09 % nach dem Eisen das häufigste Schwermetall. Es kommt in der Natur nicht elementar, sondern stets in Verbindungen vor und wird hauptsächlich als Braunstein (Manganoxid) gewonnen. Mangan ist nach Eisenerz der wichtigste metallische Rohstoff für die Stahlerzeugung. 90 % des abgebauten Mangans werden in Form von Ferromangan als Legierungsbestandteil von Stahl eingesetzt. Es entzieht dem Stahl Sauerstoff und Schwefel und verbessert die Durchhärtung. Wirtschaftliche Bedeutung hat auch Mangan(IV)-oxid, das als Kathode in Alkali-Mangan-Batterien eingesetzt wird. Schon vor einigen Jahrhunderten setzte man Manganverbindungen zum Färben in der Glasherstellung ein. Die erste Gewinnung von Mangan gelang wahrscheinlich Ignatius Gottfried Kaim im Jahr 1770: Er reduzierte Braunstein mit Kohlenstoff und erhielt dabei unreines Mangan, das er Braunsteinkönig nannte. Bereits 1839 war bekannt, dass Mangan die Formbarkeit von Eisen verbessert. Nachdem Robert Forester Mushet im Jahr 1856 gezeigt hatte, dass durch Zusatz von Mangan eine Massenproduktion von Stahl im Bessemerverfahren möglich ist, wurde Mangan in großen Mengen zur Stahlproduktion verwendet. Braunstein nutzte man ab 1866 zur Chlorherstellung, als Walter Weldon das Weldon-Verfahren entwickelte, bei dem Salzsäure mit Hilfe von Braunstein zu Chlor oxidiert wird. Die weltweiten Reserven an Mangan werden auf 630 Mio. t geschätzt. Die größten Vorkommen befinden sich in Südafrika in der Kalahari-Wüste (150 Mio. t), in der Ukraine (140 Mio. t), in Brasilien (110 Mio. t) und in Australien (97 Mio. t). Im Jahr 2012 lag die weltweite Bergbauproduktion bei insgesamt 16 Mio. t, wobei die größten Förderländer Südafrika (3,5 Mio. t), Australien (3,4 Mio. t) sowie China (3,0 Mio. t) waren. In größeren Mengen kommt Mangan in sogenannten Manganknollen in der Tiefsee vor; eine wirtschaftliche Nutzung dieses Mangans wird jedoch auch in einer überschaubaren Zukunft nicht möglich sein. Abbauwürdige Manganerze enthalten mindestens 35 % Manganoxid. Je nach Mangangehalt und den enthaltenen anderen Elementen werden die Erze für verschiedene Anwendungen genutzt. Für die Stahlindustrie wird aus dem Erz ein Ferromangan mit ca. 75 % Mn produziert. Das für die Produktion von Alkali-Mangan-Batterien verwendete Battery-Grade-Erz muss mindestens 44 % Mangan sowie nur einen geringen Anteil an Kupfer, Nickel und Kobalt enthalten. Daneben gibt es das Chemical-Grade-Erz, das für die Produktion von reinem Mangan und Manganverbindungen verwendet wird.

11 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien Nickel Nickel ist ein bedeutendes Legierungsmetall, das hauptsächlich zur Stahlveredelung verwendet wird. Als reines Metall wird Nickel nur in geringen Mengen für Vernickelungen benötigt. Es dient dann oft als Überzugsmetall zum Korrosionsschutz, woher auch der Begriff vernickeln stammt. Allerdings sind schon viele Menschen gegen Nickel sensibilisiert, weshalb diese Metalle und Legierungen in Produkten, die mit der Haut in Kontakt kommen, immer seltener eingesetzt werden. Nickel wurde erstmals 1751 von Axel Frederic Cronstedt isoliert. Er nannte das Metall Nickel, da es bei den Bergleuten als von Berggeistern verhext galt. Der größte Teil der dieses Rohstoffs wird aus nickelhaltigen Erzen gewonnen. Die wichtigsten Vorkommen befinden sich in Russland, Australien, Indonesien und Kanada. Derzeit werden jährlich etwas mehr als 1,5 Tonnen Nickel gefördert und die abbauwürdigen Reserven reichen noch für rund ein- bis zweihundert Jahre Silber Das Schwermetall Silber hat die höchste thermische Leitfähigkeit unter allen Metallen und die beste elektrische Leitfähigkeit aller Elemente. Silber ist ein seltenes Element, das in der Natur einerseits elementar, also in Form von Körnern oder Nuggets, vorhanden ist, andererseits findet man es vor allem in sulfidischen Mineralen. Die wichtigsten Silbervorkommen befinden sich sowohl in Nord- als auch in Südamerika. Im Jahr 2009 war Peru der weltweit größte Silberproduzent mit einem Anteil von 30 % an der globalen Förderung ging dann Mexiko in die Spitzenreiterposition. Das meiste Silber wird allerdings nicht in elementarer Form, sondern aus Silbererzen gewonnen. Nach derzeitigen Erkenntnissen beträgt die Reichweite der Silberressourcen nur noch knapp dreißig Jahre, deshalb wird das Silberrecycling in Zukunft an Bedeutung gewinnen. Silber hat für den Bereich der Schmuckherstellung und für Gebrauchsgegenstände immer noch eine große Bedeutung, während es im Bereich der Fotografie mit der Ablösung der analogen durch die digitale Technik in der Verwendung deutlich zurückgegangen ist. Dagegen verstärkt sich die Anwendung in der Elektrik, Elektronik und Optik. Durch die antibakterielle Wirkung des Silbers wächst seine Bedeutung in Medizinprodukten, aber auch bei der Ausstattung von Textilien und der Beschichtung von Oberflächen. Im Bereich der Zukunftstechnologien wird Silber verstärkt zur Herstellung bleifreier Weichlote und von RFID-Tags nachgefragt werden Silizium Viele Fachleute gehen davon aus, dass man unsere Gegenwart später als das Silizium- Zeitalter bezeichnen wird. Silizium ist nach wie vor das unverzichtbare Grundmaterial

12 24 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden für die Informationstechnik und deren massenhafte Verbreitung. Die integrierte Schaltung (IC) auf einem Silizium-Chip wurde erst 1958 von Robert Noyce bei Fairchild und von Jack S. Kilby bei Texas Instruments unabhängig voneinander entwickelt, woraus dann bald eine weltumspannende Halbleiterindustrie entstand. Die Erdkruste besteht zu etwa einem Viertel aus Silizium; damit ist es das zweithäufigste chemische Element nach dem Sauerstoff. Das für die Halbleitertechnologie wichtigste Mineral Quarz (SiO 2 ) findet man als Quarzsand, und den gibt es im wahrsten Sinne des Wortes wie Sand am Meer. Da Quarzsand in guter Reinheit und einheitlicher Körnung leicht gewonnen werden kann, ist er nicht nur reichlich vorhanden, sondern auch ein sehr kostengünstiger Rohstoff. In der Wirtschaft wird elementares Silizium nach seinen Reinheitsgraden klassifiziert. Man unterscheidet nach Ferrosilizium, das in der Metallurgie verwendet wird, Solarsilizium für die Fotovoltaik und Halbleitersilizium für die Mikroelektronik. Mittels einer elektrothermischen Reaktion wird der Quarzsand mithilfe von Kohlenstoff zu Rohsilizium umgesetzt. Die Abtrennung des Sauerstoffs erfolgt durch Oxidation des Kohlenstoffs ähnlich dem Hochofenprozess. Wegen der hohen Temperaturen von zirka Grad Celsius und einer benötigten elektrischen Energie von 14 kwh/kg Silizium erfolgt die Herstellung an Standorten mit geringen Energiekosten. Hier wird also der Zusammenhang zwischen der Rohstoffgewinnung und einem hohen Energiebedarf besonders augenfällig Das größte Produktionsland von metallurgischem Silizium ist die Volksrepublik China. Für die Produktion von Solarzellen muss das Rohsilizium weiter gereinigt werden, was zum Beispiel im Siemens-Verfahren erfolgt. Das damit gewonnene Polysilizium ist für die Herstellung von Solarmodulen geeignet und besitzt eine Reinheit von über 99,99 %. Für die Anwendungen in der Mikroelektronik wird allerdings ein noch hochreineres monokristallines Halbleitersilizium benötigt, das entweder im Tiegelziehverfahren (Czochralski-Verfahren) oder im Zonenschmelzverfahren hergestellt wird. Hochreines Silizium für die Anwendung in Solarmodulen oder in Halbleiterkomponenten wird in der Regel in Form von dünnen Scheiben aus Einkristallen, sogenannten Silizium-Wafern, produziert. Der Markt für Polysilizium beziehungsweise Reinstsilizium stellt sich im Vergleich zum metallurgischen Silizium, das stets reichlich vorhanden war, ganz anders dar. Aufgrund des hohen Bedarfs der Solarbranche kam es schon 2006 zu einer Siliziumknappheit. In den Jahren 2008 und 2009 war aufgrund der hohen Nachfrage Polysilizium nicht mehr in ausreichender Menge verfügbar. Damals stieg der Preis so stark, dass eine ganze Reihe von Firmen dazu überging, eigene neue Produktionsanlagen zu errichten. Die etablierten Hersteller weiteten ihre Kapazitäten stark aus, aber auch neue Anbieter schufen neue Kapazitäten. Dadurch kam es zu ganz erheblichen Überkapazitäten. Kein anderes international gehandeltes Metall hat in den vergangenen vier Jahren stärker an Wert verloren als hochreines Silizium: Lag der Preis im Jahr 2008 für kurzfristige Lieferungen noch bei 475 US$/kg, sank er bis Ende 2012 auf nur noch 20 $/kg.

13 2.1 Schlüsselrohstoffe für moderne Technologien 25 Obgleich die Nachfrage der Solarbranche nach hochreinem Silizium im Jahr 2009 rund t betrug und sich dieser Bedarf im Jahr 2012 verdreifacht hat, liegt die Überschussquote, also das Verhältnis von Nachfrage zu Gesamtangebot, im Jahr 2013 bei wahrscheinlich 16 %. In der Chip- und Elektronikindustrie ist die Nachfrage nach hochreinem Silizium zwischen 2009 und 2012 von t auf t gestiegen. Da die meisten Hersteller davon ausgehen, dass die Solarbranche weltweit weiter boomen wird und deshalb zukünftig große Kapazitäten gebraucht werden, lassen diese sich in ihren Expansionsplänen nicht beirren. Ein Grund dafür sind auch die hohen Anfangsinvestitionen und die langen Bauzeiten für die notwendigen Anlagen. Dabei kommt es immer mehr darauf an, Verfahren zu entwickeln, mit denen sich Reinstsilizium preiswerter produzieren lässt. Gab es im Jahr 2011 noch 67 Anbieter von Reinstsilizium, so wird die Zahl der in diesem Markt aktiven Unternehmen bis 2014 auf wahrscheinlich 18 zusammenschrumpfen. Das chinesische Unternehmen GCL-Poly hat sich durch eine Verdoppelung seiner Kapazitäten im Jahr 2012 auf t zum weltweit größten Hersteller von Reinstsilizium entwickelt. Die meisten Unternehmen hoffen, dass bis zum Jahr 2015 die Zeiten der Überkapazitäten vorbei sein werden. Wenn dann nicht genügend Fabriken bereitstehen, könnten wieder Engpässe drohen und die Preise wieder steigen Titan Titan ist ein sehr leichtes Metall von hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, daher ist es kaum substituierbar. Da es aufgrund des Herstellungsprozesses auch sehr teuer ist, wird es hauptsächlich bei Hightech-Produkten eingesetzt, bei denen es auf geringes Gewicht ankommt, also vorrangig in der Luft- und Raumfahrt. Ein normales Passagierflugzeug enthält zwischen 300 und kg. Titan, die Überschall-Passagierflugzeuge enthielten sogar zwischen und kg.. Auch im chemischen Apparatebau der Petrochemie wird Titan eingesetzt. Wenn es gelingen würde, die Herstellungskosten von Titan zu senken, ergäben sich viele neue Einsatzmöglichkeiten in der Automobilindustrie. Kleine Mengen der weltweiten Titanproduktion werden auch für medizintechnische Zwecke, vom Zahnimplantat bis zum Herzschrittmacher, verwendet oder für hochwertige Gebrauchsgegenstände wie Brillenfassungen, Uhren und Fahrräder oder Golfschläger. Die Korrosionsbeständigkeit von Titan entsteht durch eine dichte und stabile Titandioxidschicht auf der Metalloberfläche, die sich bei einer Beschädigung spontan neu ausbildet (Selbstpassivierung). Titan ist kein seltenes Metall, sondern das neunthäufigste Element der Erdkruste. Es kommt fast ausschließlich oxidisch und vorwiegend vergesellschaftet mit Eisen vor. Die wichtigsten Titanrohstoffe sind Illminit, ein Titaneisenerz, ein eisenarmes Illminit, Titandioxid (Rutil) und titanhaltige Schlacken aus der Verhüttung von Eisenerz. Über 90 % der globalen Produktion von Titanerzkonzentraten werden aus Titaneisenerzen gewonnen,

14 26 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden die man in geologischen Lagerstätten findet. In Australien, China, Indien, Norwegen, den Vereinigten Staaten, Vietnam und in der Ukraine befinden sich die Hauptvorkommen. Die Gewinnung von Titanerzen ist also breit gestreut. 95 % des weltweit erzeugten Titans werden als Titandioxid in Form eines hochweißen lichtbeständigen Pigments für die Herstellung von Farben, Lacken und Kunststoffen verwendet. Die Reichweite der Titanmineralien erstreckt sich über mehrere Hundert Jahre. Der Produktionsprozess von metallischem Titan ist, wie schon erwähnt, aufwendig und teuer. Er erfolgt über mehrere Verarbeitungsstufen bis zur Herstellung von sogenannten Rohbarren (Ingots). Zurzeit wird noch fieberhaft an neuen Produktionsprozessen geforscht, die das Metall kostengünstiger machen und für neue Anwendungen erschließen sollen. Sie haben aber noch keine kommerzielle Reife erlangt. Die derzeitige Einsatzquote von Sekundärmaterial beträgt wegen der Kostenstruktur weltweit 38 % Zink Zink ist auf der Erde ein relativ häufig vorkommendes Element; überwiegend findet es sich gebunden in Erzen. Die wichtigsten für die Zinkgewinnung verwendeten Erze sind Zinksulfiderze. Zinkerze werden hauptsächlich in China, Australien und Peru gefördert. Insgesamt sind die Zinkvorkommen weltweit verteilt, sodass keine besondere Abhängigkeit von einem einzelnen Land besteht. Der größte Teil des Zinks wird für den Korrosionsschutz von Eisen- und Stahlprodukten genutzt (Verzinkung). Aber auch die Herstellung von Legierungen ist ein bedeutendes Einsatzgebiet. Metallisches Zink gehört zu den wichtigsten Materialen für nichtwiederaufladbare Batterien; das liegt an der günstigen Kombination von physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften und an der guten Umweltverträglichkeit. Zinkbleche finden auch bei der Dacheindeckung als Fassadenbehang oder bei der Dachentwässerung durch Regenrinnen und Fallrohre Anwendung. Diese Zinkbleche sind keine feuerverzinkten Stahlbleche, sondern es wird in diesem Bereich fast ausschließlich das korrosionsfestere und weniger spröde Titanzink verwendet. Im Zinkdruckgussverfahren hergestellte Teile zeichnen sich durch hohe Maßhaltigkeit und gute mechanische Werte aus. Außerdem sind sie für eine Oberflächenbehandlung durch Vernickeln oder Verchromen gut geeignet. Von daher gibt es ein breites Anwendungsspektrum beim Automobilzubehör, im Maschinen- und Apparatebau, aber auch in der Sanitärindustrie und bei Gebrauchsgegenständen für den Haushalt Zinn Mit dem Beginn des Eisenzeitalters haben Zinn und Bronze, die Legierung aus Kupfer und Zinn, kontinuierlich ihre technische und wirtschaftliche Bedeutung verloren. Das änderte sich erst Mitte des 19. Jahrhunderts durch die industrielle Herstellung von Weißblech ein verzinntes Eisenblech, aus dem zum Beispiel Konservendosen hergestellt werden.

15 2.2 Seltene Erden sind gar nicht selten 27 Heute ist es vor allem die Elektroindustrie, die Zinn benötigt. In Form von Weichloten (Lötzinn) dient es zur Verbindung elektronischer Bauteile. Auf die Herstellung von Weichloten entfällt inzwischen ein Anteil von 50 % der globalen Zinnnachfrage. Da seit 2006 in der Europäischen Union der Einsatz bleihaltiger Lote für elektrische und elektronische Geräte verboten ist und sich inzwischen auch Japan und China diesem Verbot angeschlossen haben, rechnet man damit, dass in Zukunft die globale Zinnnachfrage um etwa 20 % steigen wird. Rund 18 % der Weltzinnproduktion werden für die Herstellung von Weißblech genutzt und 14 % für die Herstellung von Chemikalien. Das wirtschaftlich bedeutendste Zinnmineral Kassiterit (Zinnstein) wird als Erz gewonnen und zunächst zerkleinert. Danach wird es in verschiedenen Verfahren angereichert. Die größten Zinnvorkommen finden sich in China und Indonesien mit zusammen 70 %, gefolgt von Peru mit 13 % und Bolivien und Brasilien. In Deutschland sind größere Ressourcen im Erzgebirge vorhanden, wo das Metall bis 1990 gewonnen wurde. Derzeit findet dort eine Exploration auf Zinn statt. Im August 2012 veröffentlichte Zahlen lassen ein Vorkommen von rund t Zinn vermuten. Nach Aussage der Deutschen Rohstoff AG handelt es sich dabei um das weltweit größte noch unerschlossene Zinnvorkommen. Allerdings dürfte das Erz schwer aus dem Gestein zu lösen sein, sodass noch offen ist, ob sich der Abbau wirtschaftlich lohnen wird. Der größte europäische Zinnförderer ist Portugal. Die US-amerikanische Börsenaufsicht SEC hat Kassiterit als sogenanntes conflict mineral eingestuft: Die Verwendung in Unternehmen muss der SEC gemeldet werden. Der Grund für diese Einstufung liegt darin begründet, dass im Osten des Kongos Produktionsorte von Rebellen kontrolliert werden und die Zinnförderung dort genutzt werden könnte, um bewaffnete Konflikte mitzufinanzieren. Dadurch, dass immer mehr elektrische und elektronische Geräte genutzt werden, ist der Zinnverbrauch in den zurückliegenden Jahren kontinuierlich gestiegen, was sich auch in den Preisen niedergeschlagen hat. In den USA stammten im Jahr 2005 bereits 22 % der Zinnproduktion aus dem Recycling: Damit gilt die USA als der weltweit führende Hersteller von Sekundärzinn aus zinnhaltigen Produktionsabfällen und gebrauchten Produkten. Allerdings spielt die Zinnrückgewinnung aus Elektronikschrott nur eine untergeordnete Rolle. Da man davon ausgehen kann, dass sich das Rückgewinnungspotenzial bis 2030 ausgeschöpft haben wird, muss die Versorgung mit Zinn zum größten Teil aus Primärquellen erfolgen. 2.2 Seltene Erden sind gar nicht selten Unter dem Begriff Seltene Erden werden insgesamt siebzehn Elemente zusammengefasst, das sind Lanthan, die im Periodensystem auf das Lanthan folgenden vierzehn Elemente (Lanthanoide), Yttrium sowie Scandium. Nach dem Atomgewicht unterscheidet man schwere und leichte Seltene Erden. Die leichten Seltenen Erden sind in den meisten La-

16 28 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden Tab. 2.1 Seltene Erden und ihre Häufigkeit in der Erdkruste. (Quelle: Focus 44/2011) Schwere Seltene Erden (%) Leichte Seltene Erden (%) Dysprosium 0,00043 Cer 0,0043. Erbium 0,00023 Europium 0, Gadolinium 0,00059 Lanthan 0,0017 Holmium 0,00011 Neodym 0,0022 Lutetium 0,00007 Praseodym 0,00052 Scandium 0,00051 Promethium Terbium 0, Samarium 0,0006 Thulium 0, Ytterbium 0,00025 Yttrium 0,0026 gerstätten deutlich häufiger und in höherer Konzentration anzutreffen als die schweren. Aufgrund ihrer ähnlichen chemisch-physikalischen Eigenschaften und ihres gemeinsamen Vorkommens werden Seltene Erden häufig als Gesamtheit betrachtet (Tab. 2.1). Bei den Seltenen Erden handelt es sich keineswegs um Erden und auch nicht um selten vorkommende Rohstoffe. Sie wurden nur zuerst in seltenen Mineralien gefunden, und zwar in Form von Oxiden, die früher Erden genannt wurden. Nur Promethium, ein kurzlebiges radioaktives Element, und Thulium sind wirklich selten. Thulium ist aber immer noch nicht so selten wie Gold oder Platin. Cer, Yttrium und Neodym sind zum Beispiel in der Erdkruste häufiger anzufinden als Blei, Molybdän oder Arsen. Insgesamt stecken die Seltenen Erden bis zu sechzig Mal häufiger im Boden als Gold. Erstmals wurden Ende des 18. Jahrhunderts in Mineralien, die in schwedischen Gruben gefunden wurden, Seltene Erden entdeckt gelang die Isolierung eines neuen Rohstoffs, den man nach dem Fundort Ytterby Yttererde nannte. Im Jahr 1803 wurde dann die Ceriterde isoliert. Bis zum Jahr 1907 fand man mithilfe von teilweise äußerst zeit- und arbeitsaufwendigen Trennmethoden in der Yttererde insgesamt neun und in der Ceriterde weitere sieben neue Elemente. Das siebzehnte Element der Seltenen Erden, das radioaktive Promethium, entdeckte man in den Vierzigerjahren unter den Spaltprodukten des Urans. Seltene Erden sind Metall-Sauerstoffverbindungen, die in rund hundert Mineralien vorkommen, aber meist nur in jeweils kleinen Mengen. Ihre wichtigsten Quellen sind die Minerale Bastnäsit, Monazit, Xenotime sowie ionenabsorbierende Tone. Da sie stets miteinander und auch mit weiteren Elementen gemeinsam vorkommen, können die Seltenen Erden stets auch nur zusammen abgebaut werden. Die zu gewinnende Menge einzelner Seltener Erdoxide hängt von der Lagerstättenzusammensetzung ab. Oftmals ist man gezwungen, beträchtliche Mengen weniger lukrativer Seltene Erden zu gewinnen, um die gewünschte Menge der begehrten Elemente herstellen zu können. Nach dem Abbau durchlaufen die Erze verschiedene physikalische und chemische Aufbereitungs-, Anreicherung- und Reinigungsstufen. Diese sind häufig sehr aufwendig,

17 2.2 Seltene Erden sind gar nicht selten 29 Tab. 2.2 Weltweite Verteilung Seltener Erden Land Anteil (%) China 36,5 Russland 19,3 USA 13,2 Australien 5,5 Indien 3,1 Rest der Welt 22,4 weil die gelösten Seltenen Erden sich chemisch sehr ähnliche verhalten: Sie werden durch Behandlung mit Säuren aufgeschlossen, danach erfolgt eine Separierung in die einzelnen Elemente. Dies geschieht über Ionenaustausch oder Flüssig-Flüssig-Extraktion. Beim Abbau bleibt ein giftiger Schlamm zurück (Tab. 2.2). Das weltweite Vorkommen von Seltenen Erden wurde 2009 auf 99 Mio. t geschätzt. Eine neue Schätzung der amerikanischen Geological Survey (USGS ) aus dem Jahr 2012 geht von weltweiten Reserven in Höhe von 110 Mio. t Seltener Erden aus. In den neuen Untersuchungen nimmt man an, dass es in China Vorkommen von 55 Mio. statt 36 Mio. t gibt und in Australien nur 1,6 Mio. statt 5,4 Mio. t. Das Marktvolumen der Seltenen Erden wächst rasant, im Jahr 2008 betrug es noch 2,4 Mrd., im Jahr 2011 rund 27 Mrd.. Obwohl nur 41,4 % des weltweiten Vorkommens von Seltenen Erden sich in China befinden, lag seit 2001 der Anteil Chinas an der weltweiten Bergwerksförderung von Seltenen Erden bei über 90 %. Im Jahr 2009 betrug die weltweite Produktion von Seltenen Erdoxiden rund t. Davon entfielen t oder 97 % auf den chinesischen Bergbau, der Rest kam aus Indien, den USA und Russland. Im Jahr 2011 belief sich der Anteil Chinas noch auf 94,6 % von insgesamt t und ging in 2012 auf 86,4 % zurück. Die weltweite Minenproduktion von Seltenen Erden lag 2012 bei rund t. Davon entfielen t auf China t kamen aus den USA, t aus Australien und t aus Indien. Seltene Erden werden zum großen Teil als Oxide produziert, gehandelt und verwendet. Lediglich Cer, Lanthan, Neodym und Yttrium werden als Einzelmetalle in größeren Mengen hergestellt. Bei den schweren Seltenen Erdoxiden stammen 100 % aus chinesischer Produktion. Die folgende Übersicht zeigt, wie sich der Verbrauch von Seltenen Erden aufteilt. Aufteilung des weltweiten Verbrauchs Seltener Erden Herstellung von Magneten: Bedeutung: mengenmäßig 21 %, wertmäßig 37 %. Verwendung: Seltene Erden werden vor allem Neodym-Eisen-Bor- und Samarium-Kobalt-Permanentmagneten zugesetzt. Diese werden in Windrädern, Elektro- und Hybridmotoren, Festplatten, Handys und MP3-Playern verwendet. Eingesetzte Seltene Erden: t, 69 % Neodym, 23 % Praseodym, außerdem Dysprosium, Terbium sowie Samarium.

18 30 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden Produktion von Katalysatoren: Bedeutung: mengenmäßig 19 %, wertmäßig 5 %. Verwendung: Dabei handelt es sich sowohl um Autoabgaskatalysatoren als auch um Katalysatoren, die in der Petrochemie sowie der chemischen Industrie zum Cracken von Petroleum und Benzin verwendet werden. Eingesetzte Seltene Erden: Bei Autokatalysatoren t pro Jahr, davon 90 % Cer, außerdem in kleineren Mengen Lanthan, Neodym und Praseodym. Bei Cracking-Katalysatoren t pro Jahr, davon 90 % Lanthan und 10 % Cer. Legierungen: Bedeutung: mengenmäßig 18 %, wertmäßig 14 %. Verwendung: Diese Legierungen werden im Stahlguss, bei der Herstellung von Nickel-Metallhydrid-Batterien, Brennstoffzellen, Leichtbaukonstruktionen sowie Zündsteinen gebraucht. Eingesetzte Seltene Erden: t pro Jahr, Lanthan, Cer, Neodym, Praseodym, Samarium. Poliermittel: Bedeutung: mengenmäßig 12 %, wertmäßig 4 %. Verwendung: Die Poliermittel werden bei der Herstellung von verschiedenen elektronischen Komponenten wie Computerchips und LCD-Bildschirmen eingesetzt. Eingesetzte Seltene Erden: t pro Jahr, davon 65 % Cer, außerdem Lanthan und Praseodym. Glas: Bedeutung: mengenmäßig 10 %, wertmäßig 2 %. Verwendung: Seltene Erden dienen als Farbstoff oder UV-Filter. Eingesetzte Seltene Erden: t pro Jahr, davon 66 % Cer, außerdem Lanthan, Neodym und Praseodym. Leuchtstoffe: Bedeutung: mengenmäßig 7 %, wertmäßig 31 %. Verwendung: Diese Leuchtmittel verwendet man in Energiespar- und Fluoreszenzlampen, LCDs, LEDs und Plasmabildschirmen, außerdem in Radargeräten sowie Kathodenstrahlröhren.

19 2.3 Kritische Metalle und Industrieminerale 31 Eingesetzte Seltene Erden: t pro Jahr, davon 69 % Yttrium, außerdem Cer, Lanthan, Europium, Terbium sowie Gadolinium. Keramiken: Bedeutung: mengenmäßig 6 %, wertmäßig 4 %. Verwendung: Seltene Erden werden in Stabilisatoren und Kondensatoren eingesetzt. Andere Zwecke: Bedeutung: mengenmäßig 7 %, wertmäßig 3 %. Verwendung: Zu den weiteren Anwendungsfeldern der Seltenen Erden gehören die Herstellung von Pigmenten, Hochtemperatur-Supraleitungen, Lasern und Zündsteine, medizinische Anwendungen. Außerdem dienen sie als Tierfutterzusatz. 2.3 Kritische Metalle und Industrieminerale Während die verschiedenen nichtkritischen Rohstoffe uns in ihrem Vorkommen und ihrem Einsatz meist gut präsent sind und das Thema Seltene Erden nachdrücklich in den Medien behandelt wird, sind uns die kritischen Metalle und Industrieminerale in ihrer Bedeutung weit weniger bewusst. Deshalb folgt hier eine Betrachtung der kritischen Rohstoffe, die nicht zu den Seltenen Erden gehören Antimon Schon die Babylonier kannten Antimon, und einige seiner Verbindungen verwendete man bereits in der Bronzezeit als Zuschlag zu Kupfer, um Bronze herzustellen. Antimon wurde im Mittelalter auch als Arzneimittel verwendet, unter anderem als Brechweinstein als Brechreiz erregendes Mittel. Denn Antimon ist giftig, und die Chloride werden zumindest als ätzend eingestuft. So wird beispielsweise vermutet, dass Mozart Opfer einer Antimonvergiftung war. Bisher sind 264 Antimon-Minerale bekannt. Die Häufigkeit von Antimon in der Erdkruste beträgt 0,0001 %. Weltweit wurde Antimon gediegen, also in elementarer Form, an rund dreihundert Fundorten nachgewiesen. Insgesamt schätzt man die vorhandenen Reserven auf 1,8 Mio. t. Die größten davon befinden sich in China (52,8 %), Russland (19,4 %) und Bolivien (17,2 %). Im Jahr 2012 wurden weltweit t Antimon gefördert, davon t oder 83,3 % in China.

20 32 2 Wie Rohstoffe über unsere Zukunft entscheiden Da heutzutage Sicherheitsaspekte immer wichtiger werden, wächst die Bedeutung von Antimonoxiden als Flammschutzadditiv für Farben, Kunststoffe, Gummi und Textilien. Im Jahr 2005 wurden dafür 72 % der weltweiten Produktion verwendet. Vor allem bei der Kinderbekleidung, Autositzbezügen und Vorhangstoffen sehen Experten noch ein großes Wachstumspotenzial. Dies gilt auch für die Verwendung als transparent-leitfähige Beschichtung von Gläsern zur Herstellung von Displays oder in elektrisch leitfähigen Pigmenten für Fußbodenbeläge zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen. Ein Teil des hergestellten Antimons wird zur Härtung von Blei- und Zinnlegierungen verwendet. Im Gegensatz zu allen anderen Metallen dehnt es sich beim Abkühlen der Schmelze aus. Der Antimongehalt kann deshalb bei Legierungen so eingestellt werden, dass diese beim Abkühlen nicht schrumpfen, sondern sich sogar etwas ausdehnen. Wichtig ist diese Eigenschaft für den Präzisionsguss, denn in den Gießformen presst sich das Metall beim Erstarren in alle Ecken und Winkel, sodass auch Teile mit komplizierten Formen oder stark gemusterten Oberflächen ohne die sonst beim Guss entstehenden störenden Hohlräume hergestellt werden können. Verwendet werden Antimonlegierungen unter anderem bei der Produktion von Halbleitern, Akkumulatorenblei, Bleimänteln für Erdkabel und Lötzinn. Sie sind auch Bestandteil von Sprengstoffzündern. Verbindungen von Antimon mit Schwefel setzt die Industrie für die Herstellung von Bremsbelägen ein. Antimonoxide dienen in der chemischen Industrie als Katalysator zur Herstellung von Polyester und anderen Kunststoffen sowie als Weißpigment zur Färbung. Das erste synthetisch hergestellte Polyester wurde im ersten Weltkrieg als Imprägnierungsmittel verwendet. Wegen ihrer starken Absorption von Infrarotstrahlung werden Antimonoxide auch für Tarnanstriche verwendet. Die Recyclingquote von Antimon beträgt heute 11 %. Früher wurde dieser Rohstoff in größeren Mengen bei der Aufbereitung von alten Blei-Säure-Batterien zurückgewonnen. Neue Technologien bei der Batterieherstellung führten aber zu einem Rückgang des Aufkommens an Altmaterial. Es besteht durchaus die Möglichkeit, Antimon sowohl im Bereich des Flammschutzes, in der chemischen Industrie als auch bei den Legierungen durch andere Stoffe zu ersetzen Beryllium Im Altertum und Mittelalter dienten durchsichtige Berylliumstücke als Zauberglas, weil sie wie eine Lupe wirkten. Der französische Chemiker Louis-Nicolas Vauquelin isolierte im Jahr 1798 Berylliumoxid aus den Edelsteinen Beryll und Smaragd. Reines Beryllium wurde erstmals 1899 hergestellt. Beryllium ist sehr hart und spröde und besitzt einen relativ hohen Schmelzpunkt. Es besitzt keine klassischen Eigenschaften von Metallen mehr, sondern stellt eher einen Übergang zu den hoch schmelzenden Elementen Bor und Kohlenstoff dar. Es zeichnet sich unter anderem durch eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität, eine sehr hohe Schwingungsdämpfung sowie eine hohe Durchlässigkeit für Röntgenstrahlung aus, außerdem ist es giftig.