Rohstoffe

Hightech-Metalle für neue Technik werden knapp

„Gallium, Neodym und Indium werden knapp" – was, bitte, wird knapp? Von den drei chemischen Elementen, allesamt Metalle, hat kaum jemand gehört. Dennoch geht heute jeder, ohne es zu wissen, mit ihnen um. Sie stecken in moderner Elektronik – und werden eben knapp. Neue Lagerstätten werden nicht erkundet.

Foto: VIA BLOOMBERG NEWS / VIA BLOOMBERG NEWS/BHP BILLITON GROUP

Manch brisante Erkenntnis kommt plakativ daher und wird sofort verstanden – und oft deshalb überbewertet. Andere brisante Nachrichten verstecken sich hinter kryptischen Begriffen. „Gallium, Neodym und Indium werden knapp“ – was, bitte, wird knapp? Von den drei chemischen Elementen, allesamt Metalle, hat kaum jemand gehört. Dennoch geht heute jeder, ohne es zu wissen, mit ihnen um. Sie stecken in moderner Elektronik.


Gallium ist Teil von Mikrochips, Leuchtdioden und Dünnschicht-Solarmodulen. Neodym ist ein wichtiges Material für die Lasertechnik und für Permanentmagneten. Die werden in Computerfestplatten, Kernspintomografen und Elektromotoren verwendet. Indium hat seinen Platz in Displays und ebenfalls Dünnschicht-Solarzellen. Die Liste der exotischen, aber wichtigen Metalle lässt sich verlängern: Germanium, Scandium, Tantal ...


Experten warnen jetzt, dass sie, die zunehmende Bedeutung in der Hochtechnologie gewinnen, knapp werden. Ihr Bedarf steigt stark an, gleichzeitig stocken die Prospektion neuer Lagerstätten und der Abbau dieser Rohstoffe. Das Menetekel lautet: Die Weiterentwicklung der Informations- und Kommunikationstechnik, von Solar-, Brennstoffzellen-, Turbinen-, Glasfaser- und Lasertechnik, Katalyse, Supraleitung, leichten Metalllegierungen sowie Elektroantrieben für Fahrzeuge gerät ins Stocken – auch der angestrebte Umschwung von der fossilen zur regenerativen Energie. Einige Auguren warnen gar vor dem Ende der auf technischen Systemen basierenden Zivilisation, wie wir sie kennen.


Wie wird sich der Bedarf in den kommenden Jahrzehnten tatsächlich entwickeln, wollte das Bundeswirtschaftsministerium wissen und beauftragte das Karlsruher Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) und das Berliner Institut für Zukunftsstudien und Technologiebewertung (IZT) mit einer Analyse. Die in technischen Perspektiven bewanderten Wissenschaftler untersuchten 32 als Zukunftstechnologien bewertete Felder und untersuchten den dortigen Bedarf an 22 Rohstoffen (Metallen). Neben den schon genannten identifizierten sie weitere Rohstoffe als „vulnerabel“ (verletzlich), darunter Platin, Silber, Zinn, Kobalt, Palladium, Titan, Kupfer, Selen, Niob, Ruthenium, Yttrium, Antimon und Chrom.



Schnell war klar: „In den klassischen Technikbereichen wächst der Bedarf an Rohstoffen etwa so wie das Wirtschaftswachstum. In den Hochtechnologiebereichen ist die Entwicklung aber besonders dynamisch. Die Nachfrage wächst dort weitaus schneller“, sagt der am Projekt beteiligte IZT-Ingenieur Lorenz Erdmann.


Beispiel Gallium, es ist Spitzenreiter in der Liste der sich verknappenden Metalle: Während die untersuchten Zukunftstechnologien im Jahr 2006 nur 28 Prozent der weltweiten Gallium-Produktion für sich reklamierten, wird ihr Bedarf bis zum Jahr 2030 auf das Sechsfache der Weltproduktion von 2006 wachsen. Da auch andere, weniger „anspruchsvolle“ Bereiche etwas mehr Gallium benötigen werden, müsste die Weltproduktion bis 2030 unter dem Strich auf fast das Siebenfache steigen. Oder Scandium. Früher spielte das Metall technisch praktisch keine Rolle, aber dann entdeckten es die Flugzeugbauer. Legiert mit Aluminium, macht es dieses Leichtmetall stabiler.


Stehen wir bei solchen Exoten-Metallen – in Analogie zu „Peak Oil“ – vor Peak Metal“? Ist der größere Teil dieser Rohstoffe bereits verbraucht? Der Vergleich mit „Peak Oil“ hinkt, sagt Lorenz Erdmann. Denn die Erdölvorräte gehen tatsächlich zur Neige. Sind sie verheizt, dann sind sie weg. Die Verbrennungsprodukte sind kein Energielieferant mehr. In Geräten verbaute Metalle dagegen verschwinden nicht. Sie könnten immerhin noch aus der Müll gewordenen Technik recycelt werden.


Zur Neige gehen diese Metalle nicht, aber Exploration und Ausbeutung neuer Lagerstätten werden aufwendiger und teurer. Erze mit immer geringeren Metallgehalten müssen herangezogen werden. Fortschritte in Bergbautechnik und Verhüttung ermöglichen es immerhin, Lagerstätten abzubauen, die vor einigen Jahrzehnten nicht als abbauwürdig galten. Beispiel Kupfer: Der Bedarf der Hightechindustrien steigt auch bei diesem weniger exotischen Massenmetall bis 2030 auf etwa das Dreifache. Vor wenigen Jahrzehnten noch musste das Erz ein bis drei Prozent Kupfer enthalten, um abbauwürdig zu sein. Heute lohnen sich schon 0,3 Prozent, sagt Lorenz Erdmann.


Doch dieser Prozess lässt sich nicht endlos fortsetzen, schon gar nicht innerhalb von wenigen Jahren. Schnellen Ersatz gibt es nicht, denn eine neue Mine zu erschließen dauert zehn Jahre und erfordert hohe Investitionen. Die Lagerstätte muss dann 30 Jahre Rohstoff liefern. „Die Entscheidung für eine neue Mine ist entsprechend risikoreich, zumal die weiterverarbeitende Industrie keine Verpflichtung zur Abnahme über viele Jahre hinweg eingehen will“, sagt Lorenz Erdmann. „So entsteht oft eine Blockadesituation."


Schwierig ist die forcierte Versorgung mit seltenen Metallen auch, weil sie nicht jeweils für sich abgebaut werden können. Sie sind stets Beiprodukte der Massenmetalle. So werden Tausende Tonnen Kupfererz aufbereitet, um im „Nebenstrom“ an wenige Tonnen Tellur oder Selen zu kommen. Ein anderes Problem, das sich im Erzgebirge stellt: Dort gibt es zwar Lagerstätten mit einem hohen Gehalt an Indium. Doch die Gesamtmächtigkeit der Ressource ist zu gering, als dass sich der Aufbau einer Mineninfrastruktur lohnen würde.


Manchmal wird es auch politisch brisant. In zugespitzter Form ist das beispielsweise bei Neodym zu beobachten, einem Zusatzstoff zu Magneten in Elektromotoren. 97 Prozent der weltweiten Neodym-Produktion stammen aus China. Das Land hat den Export jedoch gedrosselt, das Metall kommt nun vorrangig der heimischen Industrie zugute – und die kann sehr günstige Elektromotoren anbieten. Eine Möglichkeit für westliche Firmen, dennoch an Neodym zu kommen, könnten Joint Ventures mit chinesischen Firmen sein. Besondere Brisanz bekommen die Handelsrestriktionen durch die Pläne von Regierungen und Autokonzernen, Hybrid- und Elektroautos zu fördern.


Politisch gewollte Restriktionen und Bürgerkriege, die den Handel abwürgen – das zentrale Problem scheint jedoch die fehlende Erschließung neuer Rohstoffquellen zu sein. Auf dem Spiel stehe nichts weniger als der gesamte technische Fortschritt, sagen einige Experten. Besonders düster blickten im Juni die Teilnehmer der ASPO-Konferenz bei Perugia in die Zukunft.


ASPO steht für die Association for the Study of Peak Oil. André Diederen von der niederländischen Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) prophezeit einen Teufelskreis: Metalle werden knapp, und sie zu produzieren erfordere immer mehr Energie. Die werde mit schwächer sprudelnden Ölquellen aber ebenfalls teurer. Die in der Technologie fehlenden Metalle blockierten andererseits den Wechsel zu den regenerativen Energien. Peak Oil, Peak Metal, Peak Everything?


Ein Endzeitszenario liegt IZT-Mitarbeiter Erdmann fern. Studien wie seine, die Auftragsvergabe durch die Bundesregierung und die Alarmglocken, die weltweit bei Regierungen und Unternehmen läuteten, zeigten das Problembewusstsein. Die UN-Umweltorganisation habe eine Arbeitsgruppe Metalle gegründet, die EU erstelle Materialflussrechnungen und entwickle eine Strategie zur Ressourcensicherheit.


Der Forscher sieht Chancen, den Technologie-Crash durch eine Reihe von Maßnahmen zu vermeiden. Die Technikgeschichte zeige, dass letztlich jeder knappe Stoff ersetzbar sei. Als etwa zu Zeiten des Kalten Krieges die Staaten des Ostens bestimmte teure Rohstoffe aus Devisenmangel nicht kaufen konnten, fanden sie Ersatz. Auch Unternehmen, die durch neue Gesetze gegen gefährliche Stoffe überrascht wurden, gelang der Umschwung.

Die Substitution kann das einzelne knappe Metall betreffen, aber auch ganze Lösungskonzepte. Auch das Recycling knapper Stoffe lässt sich verbessern. Heute konzentrieren sich Recyclingunternehmen auf Massenstoffe wie Kupfer oder Stahl. Doch auch die seltenen Metalle kann man rückgewinnen. Auch eine erhöhte Lebensdauer von Produkten oder neu etablierten Gebrauchtmärkten könnten knappe Ressourcen schonen helfen. Der Untergang der Technikgesellschaft bleibt aus: „Hightech braucht Exoten, aber deren Knappheit ist nicht das Ende der Zivilisation."