Seltene Erden - Rohstoff für die Technologien der Zukunft
Seltene Erden – alternativ auch Metalle der Seltenen Erden oder Seltenerdmetalle genannt – zählen zu den wichtigsten Rohstoffen der Welt und sind aus dem heutigen Alltag nicht mehr wegzudenken.
Verwendung von Seltenen Erden
Egal, ob in Handys, Festplatten von Laptop und Desktop, Motoren von Elektro- oder Hybridfahrzeugen, Katalysatoren in Fahrzeugen, in Windkraftanlagen, Akkus, Plasmabildschirmen, Leuchtmitteln, Polituren, Rußpartikelfiltern, Spezialgläsern oder –porzellan, Permanentmagneten oder in der Medizin als Kontrastmittel – die Einsatzmöglichkeiten von Seltenen Erden sind mehr als vielfältig.
Was sind Seltene Erden?
Definition Seltene Erden: Unter dem Begriff der Seltenen Erden (englisch: rare-earth element) werden insgesamt 17 Elemente mit chemisch ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst, die im Periodensystem der Elemente unter den Ordnungszahlen 21, 39 sowie 57 bis 71 geführt werden.
Namentlich handelt es sich um folgende Metalle:
| Ordnungszahl | Name | Entdeckungsjahr | Ordnungszahl | Name | Entdeckungsjahr |
| 21 | Scandium | 1879 | 64 | Gadolinium | 1880 |
| 39 | Yttrium | 1794 | 65 | Terbium | 1840er Jahre |
| 57 | Lanthan | 1839 | 66 | Dysprosium | 1886 |
| 58 | Cer | 1803 | 67 | Holmium | 1878 |
| 59 | Praseodym | 1854 | 68 | Erbium | 1843 |
| 60 | Neodym | 1855 | 69 | Thulium | 1879 |
| 61 | Promethium | 1945 | 70 | Ytterbium | 1878 |
| 62 | Samarium | 1853 | 71 | Lutetium | 1907 |
| 63 | Europium | 1890 |
Tab. 1: Seltene Erden im Periodensystem der Elemente und Entdeckungsjahr
Einteilung schwere und leichte Seltene Erden
Seltene Erden werden nach dem jeweiligen Atomgewicht in leichte und schwere Seltenen Erden unterschieden.
Zu den leichten Seltenen Erden zählen die Vertreter der sogenannten Cer-Gruppe - bestehend aus Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium und Europium.
Die Gruppe der schweren Seltenen Erden wird repräsentiert von Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Scandium und Yttrium.
Seltene Erden in Mineralien
Die Metalle der Seltenen Erden sind an der Zusammensetzung zahlreicher Mineralien beteiligt, auch wenn es sich hierbei um weniger bekannte bzw. im Mineralienhandel nicht gängige Exemplare handelt, die es in den Auslagen mit Rosenquarz, Bergkristall, Achat, Tansanit oder Aquamarin zu kaufen gibt.
Anders als der Name es vermuten lässt, sind Mineralien, die über Seltene Erden verfügen, alles andere als selten.
Zudem weisen Seltene Erden Mineralien einen entscheidenden Vorteil auf: in Seltenen-Erden-haltigen Mineralien sind mehr oder weniger gleichzeitig verschiedene Seltene Erden enthalten.
Dennoch zeichnet sich die Tendenz ab, dass einige Seltene Erden häufiger in Form von Mineralien vorkommen als andere. Häufig zu finden sind Mineralien, die Yttrium, Lanthan, Cer und Neodym aufweisen.
Praseodym, Samarium, Europium, Holmium, Thulium sowie Lutetium sind in vergleichsweise wenigen Mineralien vertreten.
Ferner gibt es drei Mineralien, die in den weltweiten Lagerstätten sehr oft zutage gefördert werden und die eine Vielzahl von Selten Erden miteinander vereinen: Bastnäsit, Monazit und Xenotim.
| Seltene Erde | Mineral |
| Scandium | Allendeit, Bazzit, Cascandit, Davisit, Heftetjernit, Jervisit, Juonniit, Kolbeckit, Kristiansenit, Magbasit, Oftedalit, Panguit, Pretulit, Thortveitit |
| Yttrium | Adamsit, Aeschynit, Agardit, Arrhenit, Bastnäsit, Bijovoetit, Bobtraillit, Britholit, Byzantievit, Cappelenit, Chernovit, Chukhrovit, Crichtonit, Davidit, Dessauit, Ewaldit, Gadolinit, Gagarin it, Hellandit, Kainosit, Keiviit, Levinsonit, Lokkait, Minasgeraisit, Moydit, Muratait, Paraniit, Petersit, Samarskit, Shabait, Tadzhikit, Tantalaeschynit, Tritomit, Wakefieldit, Xenotim, Yttriait, Yttrocrasit |
| Lanthan | Agardit, Allanit, Arisit, Bastnäsit, Belovit, Calkinsit, Cerit, Cervandonit, Cordylit, Crichtonit, Ferriallanit, Florencit, Gadolinit, Galgenbergit, Gysinit, Iraquit, Kozoit, Lanthanit, Monazit, Nordit, Parisit, Peprossiit, Redmondit, Retzian, Röntgenit, Stillwellit, Synchysit, Tundrit, Västmanlandit, Vicanit |
| Cer | Aeschynit, Agardit, Allanit, Ancylit, Arisit, Bastnäsit, Belovit, Birait, Brockit, Burbankit, Calcioancylit, Carbocernait, Cordylit, Davidit, Dissakisit, Dualit, Euxenit, Fergusonit, Gadolinit, Galgenbergit, Gasparit, Hibonit, Ilmajokit, Kainosit, Kemmlitzit, Lanthanit, Laplandit, Loparit, Loranskit, Loveringit, Monazit, Nipeiit-(Ce), Nordit, Okanoganit, Parisit, Piergorit, Retzian, Rinkit, Rowlandit, Sazhinit, Seidit, Stetindit, Törnebohmit, Vigezzit, Vitusit |
| Praseodym | Kozoit, Phosinait |
| Neodym | Aeschynit, Agardit, Allanit, Bastnäsit, Cervandonit, Coskrenit, Gadolinit, Galgenbergit, Kimurait, Kozoit, Lanthanit, Lokkait, Monazit, Percleveit, Retzian, Rhabdophan, Schuilinigt, Shabait, Tundrit, Vitusit, Wakefieldit |
| Promethium | Spaltprodukt von Uran |
| Samarium | Francoisit, Kozoit, Monazit, Schuilingit, Shabait |
| Europium | Kularit |
| Gadolinium | Churchit, Gadolinit, Lepersonnit, Lokkait, Mineevit, Monazit, Schuilingit, Synchysit |
| Terbium | Cerit, Euxenit, Gadolinit, Monazit, Xenotim |
| Dysprosium | Agardit, Bijovoetit, Churchit, Lepersonnit, Lokkait, Mineevit |
| Holmium | Gadolinit, Monazit |
| Erbium | Arrhenit, Bodenbenderit, Risörit, Yftisit |
| Thulium | Gadolinit |
| Ytterbium | Hellandit, Hingganit, Keiviit, Samarskit, Vyuntspakhit, Xenotim |
| Lutetium | Monazit |
Tab. 2: Mineralien, die über Seltene Erden verfügen (Anmerkung: Liste ist nicht vollständig)
Entdeckung und Vorkommen von Seltenen Erden
Auch wenn der Name Seltene Erden die Vermutung aufkommen lässt, dass es sich bei Seltenen Erden um besonders wertvolle und rare Materialien handelt, ist dem nicht so – Seltene Erden sind weder wenig verbreitet noch haben diese etwas mit Erde im Sinne von Boden zu tun.
Der Begriff Seltene Erden wurde zur Zeit der Entdeckung der Seltenen Erden eingeführt, als diese Elemente in einigen, bis dahin unbekannten Mineralen erstmals entdeckt und isoliert wurden.
Erden hingegen ist die antiquierte, alte Bezeichnung für Oxide, bezugnehmend auf die chemische Verbindung, durch die Seltene Erden aus Mineralien per Isolation gewonnen werden.
Einige Seltene Erden wie bspw. Cer sind sehr häufig in der Erdkruste verbreitet. Andere Seltene Erden sind im Gegensatz dazu mengenmäßig nicht in solchen Ausmaßen vertreten, dass sich ein Abbau rentieren würde.
Seltene Erden sind der Menschheit bereits seit über 200 Jahren bekannt - lange Zeit vor Smartphones, Plasmabildschirmen und Supermagneten.
Im späten 18. Jahrhundert machte der schwedische Marineleutnant Carl Axel Arrhenius (1757 bis 1824), der sich für Mineralien interessierte, eine folgenschwere Entdeckung. 1787 fand er in der Ytterby-Grube, in Südschweden unweit von Stockholm gelegen, einen Stein, den er analysieren ließ, woraufhin Yttrium erstmals entdeckt wurde. Die Grube ist heute noch erhalten, 1989 wurde der Ytterby-Grube der Status eines Denkmals verliehen.
Auch wenn Schweden als Land der Entdeckung der Seltenen Erden gilt, werden die Metalle heutzutage vorrangig in anderen Ländern abgebaut.
Das Hauptförderland von Seltenen Erden ist seit Jahren China, wo jährlich ca. 120.000 t SEO gewonnen werden. Ferner werden Seltene Erden auch in Australien, Kanada, in den USA, in Namibia, Indien und Russland, insbesondere auf der Halbinsel Kola, abgebaut.
Zu Beginn des Jahres 2023 wurde bekannt gegeben, dass in Schweden das größte Vorkommen von Seltenen Erden entdeckt wurde.
Aktuell sind zudem der Meeresgrund des Pazifiks, die Innere Mongolei sowie Grönland im Gespräch, die über vielversprechende Ressourcen verfügen. Allein für Grönland wird nach Angaben von Greenland Minerals and Energy Ltd. geschätzt, dass die Lagerstätten so ertragreich sind, dass der Abbau noch bis ins nächste Jahrhundert andauern könnte.
Aber auch in Deutschland sind Seltene Erden kein unbekannter Rohstoff. Schon zu DDR-Zeiten wurden in den 1970er Jahren im Zuge der Erkundung von Uran-Fundorten Seltene Erden im sächsischen Delitzsch aufgespürt. Die Menge kann mit den globalen Fördermengen jedoch nicht mithalten.
Nach Angaben des US Geological Surveys wurden im Jahr 2021 280.000 t Seltene-Erden-Oxide (SEO) abgebaut. Gegenüber dem Jahr 2009 hat sich die Abbaumenge weltweit mehr als verdoppelt. Die weltweiten Reserven werden derzeit mit 120.000.000 Tonnen angegeben.
Auch interessant:
Quellen:
- Okrusch, M. und S. Matthes (2009): Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Springer Verlag Berlin Heidelberg
- www.bundestag.de - Seltene Erden als wichtige Ressource | Sachstand
- www.bgr.bund.de
- www.minerals.usgs.gov - rare earth statistics and information [engl.]
- www.ardalpha.de - Wofür und wie wir Seltene Erden gewinnen
- http://institut-seltene-erden.org: Aktuelle und historische Marktpreise der Seltenen Erden und strategischer Metalle (Preisentwicklung von Seltenen Erden)
- www.geologie.uni-freiburg.de
- www.mindat.org
Letzte Aktualisierung: 17.04.2024