Da die Handelsspannungen zwischen den USA und China zunehmen, stehen Seltenerdmineralien wieder im politischen Rampenlicht. Heute liefern chinesische Minen und Verarbeitungsbetriebe den größten Teil des weltweiten Angebots, und der chinesische Führer Xi Jinping hat angedeutet, dies als politischen Hebel in Handelsverhandlungen mit der Regierung von US-Präsident Donald Trump zu nutzen., Auf lange Sicht würden viele Experten jedoch sagen, dass der Weltmarkt für diese Materialien wahrscheinlich überleben würde, selbst wenn China den Export vollständig einstellen würde.
Die 17 Seltenerdelemente, die sich am unteren Rand des Periodensystems ansammeln, spielen in mehreren Branchen eine wichtige Rolle: Unterhaltungselektronik wie Apple AirPods und iPhones, grüne Technologien wie Windkraftanlagen von General Electric und Tesla Elektroautos, medizinische Werkzeuge wie Philips Healthcare-Scanner und militärische Hardware wie F-35-Düsenjäger. USA., die Regierung listet sie unter Mineralien auf, die für die wirtschaftliche und nationale Sicherheit des Landes von entscheidender Bedeutung sind, und die Trump-Regierung hat insbesondere Elemente der Seltenen Erden von Zöllen befreit, die sie für chinesische Waren im Wert von 300 Milliarden US-Dollar auferlegt hat. Auf der anderen Seite des Handelskonflikts unternahm Xi kürzlich einen politisch symbolischen Besuch in einer der wichtigsten Bergbau-und Verarbeitungseinrichtungen für Seltene Erden in China, und China nutzte eigene Tarife, um auf eine US-amerikanische Seltenerdmine in Kalifornien abzuzielen. Eine solche politische Haltung auf beiden Seiten kann jedoch die Abhängigkeit der Welt von Chinas Angebot an Seltenerdelementen überbetonen.,
„Politiker werden zu alarmiert oder zu sehr in die Idee der politischen Manipulation von Märkten verwickelt“, sagt Eugene Gholz, außerordentlicher Professor für Politikwissenschaft an der Universität Notre Dame. „Es gibt einen großen Unterschied zwischen einzelnen Unternehmen, die Geld verdienen oder verlieren, und der großen Fähigkeit, politischen Einfluss in diesem speziellen Markt zu erlangen.“
Das „seltene“ im Namen dieser Gruppe von Elementen ist eigentlich etwas irreführend; die US Geological Survey beschreibt sie als “ relativ reichlich in der Erdkruste.,“Die Extraktion wird jedoch dadurch erschwert, dass solche Elemente im Boden mit vielen anderen Mineralien in unterschiedlichen Konzentrationen verwechselt werden. Die Roherze durchlaufen eine erste Verarbeitungsrunde, um Konzentrate herzustellen, die in eine andere Anlage gelangen, in der hochreine Seltenerdelemente isoliert werden., Solche Einrichtungen führen komplexe chemische Prozesse durch, die am häufigsten ein Verfahren namens Lösungsmittelextraktion beinhalten, bei dem die gelösten Materialien Hunderte von flüssigkeitshaltigen Kammern durchlaufen, die einzelne Elemente oder Verbindungen trennen-Schritte, die hunderte oder sogar tausende Male wiederholt werden können. Nach der Reinigung können sie zu Oxiden, Phosphoren, Metallen, Legierungen und Magneten verarbeitet werden, die die einzigartigen magnetischen, lumineszierenden oder elektrochemischen Eigenschaften dieser Elemente nutzen., Die starke und leichte Natur von Seltenerdmagneten, Metallen und Legierungen hat sie besonders wertvoll für Hightech-Produkte gemacht.
China verfügt derzeit über die meisten Trennanlagen der Welt—aber wenn es jemals aufhören würde, die gereinigten Materialien zu exportieren, existieren andere Optionen., Kurzfristig hätten US-Unternehmen, die sich auf diese Mineralien verlassen, wahrscheinlich Lagerbestände für kurze Lieferengpässe, sagt Gholz, der von 2010 bis 2012 als Senior Advisor des stellvertretenden stellvertretenden Verteidigungsministers des Pentagon für Produktions-und Industriebasispolitik diente. Um diese Vorräte auszudehnen, könnte der Gesamtmarkt seltene Erden-Elemente für wichtige Anwendungen wie militärische und medizinische Technologien priorisieren und Hersteller von Kopfhörern oder Golftaschen dazu zwingen, mehr zu bezahlen., „Ich glaube nicht, dass es eine offensichtliche Versorgungslücke oder ein offensichtliches Loch gibt, in dem jemand keinen Prius oder Tesla bekommen kann oder was auch immer er sich ansieht“, sagt Gholz.
Im Falle einer längeren chinesischen Versorgungsunterbrechung die US Rare earths Mine am Mountain Pass, Calif. wahrscheinlich werde man die Produktion zunächst verstärken, erklärt Gholz. Der Vorbesitzer der Mine, Molycorp, gab rund 1,5 Milliarden US-Dollar für den Bau einer neuen Trennanlage zur Herstellung von Seltenerdkonzentraten aus., Es hat jedoch nicht die nachgelagerte Verarbeitung abgeschlossen, die zur Herstellung von gereinigten Seltenerdmaterialien erforderlich war, bevor das Unternehmen 2015 wegen chinesischer Konkurrenz in Konkurs ging. Der neue Eigentümer der Mine, MP Materials, plant die Reaktivierung und Fertigstellung der eingemotteten Anlage für den Neubetrieb ab 2020.
Eine weitere Alternative ist das australische Unternehmen Lynas Corp., der weltweit einzige bedeutende Produzent seltener Erden außerhalb Chinas., Es betreibt derzeit eine Mine am Mount Weld in Australien und sendet Erze an eine Trennanlage in Malaysia, die die Seltenerdmaterialien reinigen kann—aber eine Komplikation ist durch die Tatsache entstanden, dass einige Erze radioaktives Thorium enthalten. Umweltbedenken über radioaktive Abfälle auf niedrigem Niveau aus der Trennanlage haben Lynas kürzlich dazu veranlasst, bekannt zu geben, dass ein Teil der „vorgelagerten“ Verarbeitung (die die Radioaktivität beinhaltet) nach Australien zurückgeführt wird, während die „nachgelagerte“ Verarbeitung in Malaysia beibehalten wird. Das Unternehmen hat auch angekündigt, mit der in Texas ansässigen Blue Line Corp. zusammenzuarbeiten., bau einer neuen Trennanlage in den USA für den Betrieb frühestens ab 2022.
Über bestehende Minen hinaus könnten Unternehmen, die nach anderen Ressourcen graben, damit beginnen, Seltenerdelemente aus Lagerstätten verschiedener Materialien zu extrahieren. Zum Beispiel könnten die USA diese Elemente eines Tages als Nebenprodukte aus Kraftwerkskohleasche und Kohlebergbauabfällen erhalten. Und radioaktives Material, das mit Erzen vermischt ist, könnte positiv enden: Wenn sich thoriumbasierte Kernkraftwerke als lebensfähig erweisen, würde der erweiterte Thoriumabbau auch zu Seltenerdmineralien führen., Forscher haben sogar begonnen, eine große Konzentration von Seltenerdelementen in Tiefseeschlamm aus einer Meeresbodenstätte in der Nähe von Japan zu untersuchen.
Weniger ist mehr
Einige Branchen, die auf Seltenerdelemente angewiesen sind, gehen über den Tellerrand hinaus und suchen nach Möglichkeiten, den Bergbau vollständig zu umgehen. Schließlich haben solche Operationen in China und anderswo erhebliche Umweltauswirkungen, die die menschliche Gesundheit ohne strenge Regulierung gefährden können. Das Vorhandensein von radioaktivem Thorium in einigen Erzen ist ein Beispiel., Darüber hinaus beinhalten einige Bergbau-und Trennprozesse Chemikalien, die giftiges Abwasser produzieren. Alle diese gefährlichen Nebenprodukte erfordern eine sorgfältige Lagerung und Entsorgung.
Da China droht, seinen Vorteil in Bezug auf Seltenerdelemente zu bewaffnen, investieren möglicherweise mehr Unternehmen in Innovationen, die diese Materialien durch etwas anderes ersetzen könnten. Gholz weist auf einen Vorfall aus dem Jahr 2010 hin, bei dem China Japan vorübergehend von seiner Versorgung mit seltenen Erden abgeschnitten hat., Danach begannen japanische Autohersteller wie Toyota und Honda mit der Entwicklung von Hybridmotoren, die Seltenerdelemente wie Terbium und Dysprosium von den starken Magneten, die in Elektromotoren verwendet werden, stark reduzierten oder sogar eliminierten.
Während der Versorgungskrise 2010 entdeckten auch andere große Industrien, die Seltenerdelemente verwendeten, dass sie auf einige von ihnen verzichten konnten. Ölraffineriebetreiber hörten vorübergehend auf, das Seltenerdelement Lanthan zu verwenden, das die Effizienz der Ölraffinerie verbessert, als der Preis stieg., Die Glasindustrie hat die Verwendung des Seltenerdelements Cer zum Polieren weitgehend aufgegeben. Obwohl Branchen im Zusammenhang mit der nationalen Sicherheit nicht vollständig auf Seltenerdmineralien verzichten könnten, glaubt Gholz, dass die Nachfrage des US-Militärs „durch nicht-chinesische Produktion leicht befriedigt werden könnte“, da dieser Bedarf weniger als 5 Prozent des Gesamtmarktes ausmacht.
Reduzieren, wiederverwenden, recyceln
In jedem Fall wird eine Vielzahl von Branchen weiterhin stark auf Seltenerdmineralien angewiesen sein. Um sie zu erhalten, ohne abhängig von Chinesisch oder US., minen könnten diese Elemente recyceln, die bereits in Produkten verwendet werden, sagt Eric Schelter, Professor für Chemie an der University of Pennsylvania, dessen Forschungsprojekte die Entwicklung neuer chemischer Prozesse zur Trennung von Seltenerdelementen von Erz umfassen. „Der Reiz hier ist, dass es bereits einen erheblichen Energie-und Abfallaufwand zur Reinigung von Seltenerdelementen aus ihren Erzmaterialien gegeben hat“, sagt er. „Sie einfach wegzuwerfen ist daher verschwenderisch, wenn man bedenkt, dass sie in technologischen Geräten im Vergleich zu ihren Erzen in der Regel relativ rein sind.,“
Er wies auf viele Forschungsprojekte in akademischen und staatlichen Labors hin: Zu letzteren gehören das Critical Materials Institute des US-Energieministeriums am Ames Laboratory und das Oak Ridge National Laboratory. Zum Beispiel werden Seltenerdelemente wie Neodym und Dysprosium häufig in Permanentmagneten kombiniert. Um sie zu trennen, hat Schelters Labor chemische Prozesse entwickelt, die ein Seltenerdelement selektiv auflösen können, während das andere fest bleibt., Es ist ein „schneller und effizienter Ansatz zur Metalltrennung“, sagt er, aber die Kosten sind derzeit nicht wettbewerbsfähig mit dem Bergbau. Dennoch glaubt er, dass sich dies ändern könnte, da der Marktpreis für Seltenerdelemente derzeit „künstlich niedrig“ gehalten wird—er berücksichtigt nicht die Kosten für die Abfallbehandlung und-behandlung während der Bergbau-und Trennprozesse. Wenn die recycelten Versionen dieser Materialien als sauberere Alternativen zu abgebauten Seltenerdelementen vermarktet würden, könnten Unternehmen, die ein grüneres Image anstreben, dazu ermutigt werden, mehr für sie zu bezahlen.,
„Verbraucher erkennen die Bedeutung von Freihandelskaffee und Folgen von Blutdiamanten an“, sagt Schelter. „Es liegt nahe, dass ethisches Kobalt und saubere oder recycelte Seltenerdelemente zu einem nachhaltigeren Bild für diese Branche beitragen können.“
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