Der Magnet eines Motors
Der Magnet eines Elektromotors aus dem Automobilbau. Hier sparten die Forscher bis zu 80 Porzent der Seltenen Erden-Metalle ein. Bildrechte: Fraunhofer IFAM

Seltene Erden Forscher aus Halle sparen High-Tech-Metalle

Der Name klingt exotisch, aber die Bedeutung ist riesig: Metalle der so genannten Seltenen Erden stecken in fast allen High-Tech-Produkten, vom Handy bis zum Windrad. Ein strategisch wichtiger Rohstoff also, der aber fast komplett aus China kommt. Auch deswegen haben Forscher nun nach Wegen gesucht, wie man Seltene Erden einsparen kann.

von Johannes Schiller

Der Magnet eines Motors
Der Magnet eines Elektromotors aus dem Automobilbau. Hier sparten die Forscher bis zu 80 Porzent der Seltenen Erden-Metalle ein. Bildrechte: Fraunhofer IFAM

Die Rohstoffmärkte im Jahr 2011. Innerhalb weniger Wochen steigt der Preis Seltener Erden massiv an. Bei Dysprosium zum Beispiel, das in Spezialmagneten oder als Abschirmung von Kernreaktoren genutzt wird,  um den Faktor 6. Der Grund: China hat einen Exportstopp verhängt. Die Welt erlebt, wie abhängig sie ist von diesen zentralen Werkstoffen der Moderne und von deren Lieferanten, erklärt Prof. Ulrich Blum vom Fraunhofer Center für Ökonomik der Werkstoffe.

China ist fast der Monopolist. Alle haben sich davon abhängig machen lassen. Man könnte alternative Quellen finden, aber die Chinesen bieten es an. Und die Chinesen versuchen halt die gesamte Wertschöpfungskette an Land zu ziehen.

Prof. Ulrich Blum, Gründungsdirektor Center für Ökonomik der Werkstoffe Halle

Doch aus der Krise der damaligen Zeit entsteht ein Forschungsprojekt mit bundesweit acht Fraunhofer-Instituten unter Leitung des Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen in Halle. Dutzende Wissenschaftler suchen nach Wegen, den Verbrauch Seltener Erden so gut es geht zu senken. Zum Beispiel indem sie das Neodym in Elektromotoren durch andere Stoffe ersetzen.

Seltene Erden
Bildrechte: Johannes Schiller

Ich baue eine Seltene Erde ab: Neodym. Dann entstehen daneben lauter Haufen und Halden von zum Beispiel Cerium und Lanthan. Da ist die Frage: Was mache ich mit dem Zeug? Dann sagt man, okay, wenn die ähnliche Eigenschaften haben, vielleicht gelingt es, mit einem Teil davon das Neodym zu ersetzen.

Prof. Ulrich Blum

Der Plan geht auf. Die Forscher tauschen einen Teil des Neodyms durch Cerium aus, ohne dass die Motoren schlechter laufen. Andere Wissenschaftler verbessern das Design der Motoren und sparen so Material. Wieder andere kümmern sich um Recycling. Was die jahrelange Arbeit gebracht hat? Die Forscher konnten zeigen, dass sich der Verbrauch von Neodym und Dysprosium massiv reduzieren lässt: Auf ein Fünftel der ursprüngliche Menge.

Keine unwichtige Erkenntnis, denn Seltene Erden gelten als strategisch wichtiger Rohstoff. Sie stecken in praktisch allen Hightech-Produkten, erklärt Volker Steinbach von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover.

Innenansicht eines Motors
Solche Traktions-Elektromotoren werden millionenfach in Autos eingebaut. Hier haben die Forscher bis zu 80 Prozent der Seltenen Erden eingespart. Bildrechte: Fraunhofer IFAM

Die Einsatzmöglichkeit von Seltenen Erden ist sehr breit, und das wird auch in den nächsten Jahren und Jahrzehnten so sein. Wir sprechen bei den Seltenen Erden nicht von einem Element, sondern von 17 Elementen. Beispielsweise Neodym oder Dysprosium brauchen wir für Permanent-Magnete in Windkraftanlagen.

Volker Steinbach Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

Die Ergebnisse der Fraunhofer-Forscher sollen nun möglichst bald von der Industrie genutzt werden. Ökonom Blum weiß: Es muss sich für die Wirtschaft lohnen, Seltene Erden einzusparen.

Zur Zeit ist das Zeug so verdammt billig, dass viele der Ergebnisse erst dann in die Produktion wandern werden, wenn die Preise steigen - was sie im Moment tun. Oder wenn Unternehmen ihre Fertigung umrüsten und dann sagen, sie nehmen die sparsamere Technologie.

Prof. Ulrich Blum

Der sparsame Umgang mit Seltenen Erden kann die deutsche Wirtschaft unabhängiger machen. Und Verbraucher vor hohen Preisen schützen. Das zeigt auch die Rohstoff-Krise vor knapp zehn Jahren. Wer einen Elektromotor kaufen wollte, zahlte die Hälfte des Preises rein für die Materialkosten der Seltenen Erden.

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL | Radio | 05. September 2018 | 18:50 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 05. September 2018, 15:36 Uhr