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Seltene Erden: Warum sie so wichtig sind

  • Veröffentlicht: 19.01.2023
  • 07:45 Uhr
  • Peter Schneider

Ohne die Metalle der Seltenen Erden würde unsere moderne Gesellschaft kaum mehr funktionieren. Hier liest du, wo sie zum Einsatz kommen und warum sie überall verzweifelt gesucht werden.

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Das Wichtigste zum Thema Seltene Erden

  • Es war die Schlagzeile des Tages: Das schwedische Bergbauunternehmen LKAB meldete am 12. Januar das größte Vorkommen Seltener Erden in Europa gefunden zu haben.

  • Danach sollen in der Gegend um das nordschwedische Kiruna mehr als eine Million Tonnen Erze der begehrten Elemente liegen (siehe weiter unten). Ein ungewöhnlicher Fund: Laut LKAB werden im Moment nirgendwo in Europa Seltene Erden abgebaut.

  • Seltene Erden - auch Seltenerdmetalle und Metalle der Seltenen Erden genannt - sind insgesamt 17 Elemente mit zum Verwechseln ähnlichen Eigenschaften.

  • Unersetzlich: In der modernen High-Tech-Welt sind die Metalle nicht wegzudenken. Sie stecken beispielsweise in jedem Smartphone, Tablet oder PC.

  • Bisher hat China den Weltmarkt derart dominiert, dass die europäischen Staaten und die USA jetzt auch versuchen, selbst Seltene Erden abzubauen.

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Kostbare Erde

Seltene-Erden-Erze werden im chinesischen Hafen Lianyungang auf Schiffe verladen. In dem Land liegen die größten derzeit bekannten Reserven an Seltenen Erden: etwa 44 Millionen Tonnen.
Seltene-Erden-Erze werden im chinesischen Hafen Lianyungang auf Schiffe verladen. In dem Land liegen die größten derzeit bekannten Reserven an Seltenen Erden: etwa 44 Millionen Tonnen. © picture alliance / dpa / Wang Chun

Was sind Seltene Erden?

Viele Eigenschaften der Seltenen Erden sind so ähnlich, dass Chemiker:innen sie manchmal wie ein einziges Element behandeln. Daher überschneiden sich viele Einsatzgebiete. Andere Eigenschaften, wie zum Beispiel ihr Schmelzpunkt, variieren. Sie können daher in zahlreichen Spezialgebieten eingesetzt werden.

Die Seltenen Erden sind die Metalle der dritten Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente (dunkel unterlegt). Die Elemente Cer bis Lutetium gehören strenggenommen zwar zu den Lanthaniden, werden aber aus praktischen Gründen ebenfalls Seltene Erden genannt. Ihre enge Verwandtschaft im Periodensystem ist schon ein Hinweis auf ihre ähnliche Eigenschaften.
Die Seltenen Erden sind die Metalle der dritten Hauptgruppe im Periodensystem der Elemente (dunkel unterlegt). Die Elemente Cer bis Lutetium gehören strenggenommen zwar zu den Lanthaniden, werden aber aus praktischen Gründen ebenfalls Seltene Erden genannt. Ihre enge Verwandtschaft im Periodensystem ist schon ein Hinweis auf ihre ähnliche Eigenschaften.© picture alliance / AA / Fatemeh Bahrami / GettyImages

Übersicht: Alle Seltenen Erden auf einen Blick

  1. Scandium (Sc): Wird unter anderem in für Brennstoffzellen, Röntgentechnik und Laser verwendet.
  2. Yttrium(y): Wird unter anderem in LCDs und für Brennstoffzelle verwendet.
  3. Lanthan (La): Wird unter anderem in Nickel-Metallhydrid-Akkus für Elektro- und Hybridautos, Laptops und Katalysatoren verwendet.
  4. Cer (Ce): Wird unter anderem in Auto-Katalysatoren, UV-Licht-Schutzgläsern und Poliermittel verwendet.
  5. Praseodym (Pr): Wird unter anderem in Dauermagneten, Flugzeugmotoren, Elektromotoren verwendet.
  6. Neodym (Nd): Wird unter anderem in Dauermagneten für Elektromotoren verwendet.
  7. Promethium (Pm): Wird wegen seiner Radioaktivität unter anderem in Leuchtziffern und als Wärmequellen für Raumsonden und Satelliten verwendet.
  8. Samarium (Sm): Wird unter anderem in Dauermagneten verwendet.
  9. Europium (Eu): Wird unter anderem in Euro-Geldscheinen gegen Fälschungen verwendet. Europium das leichteste aller Schwermetalle.
  10. Gadolinium (Gd): Wird unter anderem in Kontrastmittel in der Kernspintomographie verwendet.
  11. Terbium (Tb): Wird unter anderem als Legierung in Dauermagneten verwendet.
  12. Dysprosium (Dy):  Wird unter anderem in Dauermagneten und Atomreaktoren verwendet.
  13. Holmium (Ho):Wird unter anderem in Hochleistungsmagneten und Kernreaktoren verwendet.
  14. Erbium (Er): Wird unter anderem in medizinischen Lasern verwendet.
  15. Thulium (Tm): Wird unter anderem in TV-Apparaten und in der Röntgentechnik verwendet.
  16. Ytterbium (Yb): Wird unter anderem in Infrarotlasern verwendet.
  17. Lutetium (Lu): Wird unter anderem in Tomographien verwendet.
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Seltene Erden und Co. Das steckt in deinem Smartphone

Diese Metalle stecken in deinem Smartphone
Diese Metalle stecken in deinem Smartphone© Galileo
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer© Galileo
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer© Galileo
Diese Metalle stecken in deinem Smartphone
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer
Metalle im Smartphone -Die wichtigsten Abbauländer

Wofür Seltene Erden gebraucht werden

Im VW-Werk Zwickau werden Autos zu einem großen Teil von Robotern gebaut. Doch ohne Seltene Erden würde auch dort kaum ein Auto vom Band laufen, da sie Bestandteil wichtiger Bauteile von Elektromotoren sind. Allein in einem gewöhnlichen Auto stecken bis zu 35 Elektromotoren.
Im VW-Werk Zwickau werden Autos zu einem großen Teil von Robotern gebaut. Doch ohne Seltene Erden würde auch dort kaum ein Auto vom Band laufen, da sie Bestandteil wichtiger Bauteile von Elektromotoren sind. Allein in einem gewöhnlichen Auto stecken bis zu 35 Elektromotoren.© picture alliance / Kirchner-Media / Teresa Kröger
Der Kern der Sache: Mit Eisen bildet Neodym extrem harte Legierungen für Dauermagneten - wichtiger Bestandteil der Elektromotoren.
Der Kern der Sache: Mit Eisen bildet Neodym extrem harte Legierungen für Dauermagneten - wichtiger Bestandteil der Elektromotoren.© picture alliance / dpa /Philipp von Ditfurth
Auch grüne Technik braucht Seltene Erden: In Elektroautos arbeiten Nickel-Metallhydrid-Akkus mit Lanthan.
Auch grüne Technik braucht Seltene Erden: In Elektroautos arbeiten Nickel-Metallhydrid-Akkus mit Lanthan. © picture alliance / dpa-Zentralbild / Stephan Schulz
Seltene Erden befinden sich in Auto-Katalysatoren und helfen mit, die Schadstoff-Belastung zu reduzieren.
Seltene Erden befinden sich in Auto-Katalysatoren und helfen mit, die Schadstoff-Belastung zu reduzieren.© picture alliance / Ulrich Baumgarten
Mag nicht jedermanns Sache sein, doch ohne Seltene Erden fällt auch ein Großteil der Weihnachtsbeleuchtung aus. Denn die Metalle stecken in LEDs.
Mag nicht jedermanns Sache sein, doch ohne Seltene Erden fällt auch ein Großteil der Weihnachtsbeleuchtung aus. Denn die Metalle stecken in LEDs.© picture alliance / NurPhoto / Alessandro Bremec
Ohne Lanthan wüssten wir vielleicht nicht, wie Baby-Zecke aussehen. Denn eine Lanthanverbindung (LaB6) schmilzt erst bei über 2.500 Grad Celsius, verdampft aber schon bei geringem Druck. Das macht sie für Elektronenmikroskope zur ersten Wahl.
Ohne Lanthan wüssten wir vielleicht nicht, wie Baby-Zecke aussehen. Denn eine Lanthanverbindung (LaB6) schmilzt erst bei über 2.500 Grad Celsius, verdampft aber schon bei geringem Druck. Das macht sie für Elektronenmikroskope zur ersten Wahl.© picture-alliance/ dpa | Bernd Weißbrod
Gadolinium dient unter anderem als Kontrastmittel in der Kernspintomographie und als grüner Leuchtstoff auf Radar-Bildschirme.
Gadolinium dient unter anderem als Kontrastmittel in der Kernspintomographie und als grüner Leuchtstoff auf Radar-Bildschirme. © Imago Images / HBLnetwork
Etwa zwölf Prozent der Seltenen Erden gehen in Spezialgläser, wie hier bei der Herstellung einer Linse bei Carl Zeiss Jena, die bei der Produktion von Computerchips eingesetzt wird. Gleichzeitig stecken sie auch in Poliermitteln, um Spezialgläser zu schleifen.
Etwa zwölf Prozent der Seltenen Erden gehen in Spezialgläser, wie hier bei der Herstellung einer Linse bei Carl Zeiss Jena, die bei der Produktion von Computerchips eingesetzt wird. Gleichzeitig stecken sie auch in Poliermitteln, um Spezialgläser zu schleifen.© picture-alliance / ZB / Jan-Peter Kasper
Im VW-Werk Zwickau werden Autos zu einem großen Teil von Robotern gebaut. Doch ohne Seltene Erden würde auch dort kaum ein Auto vom Band laufen, da sie Bestandteil wichtiger Bauteile von Elektromotoren sind. Allein in einem gewöhnlichen Auto stecken bis zu 35 Elektromotoren.
Der Kern der Sache: Mit Eisen bildet Neodym extrem harte Legierungen für Dauermagneten - wichtiger Bestandteil der Elektromotoren.
Auch grüne Technik braucht Seltene Erden: In Elektroautos arbeiten Nickel-Metallhydrid-Akkus mit Lanthan.
Seltene Erden befinden sich in Auto-Katalysatoren und helfen mit, die Schadstoff-Belastung zu reduzieren.
Mag nicht jedermanns Sache sein, doch ohne Seltene Erden fällt auch ein Großteil der Weihnachtsbeleuchtung aus. Denn die Metalle stecken in LEDs.
Ohne Lanthan wüssten wir vielleicht nicht, wie Baby-Zecke aussehen. Denn eine Lanthanverbindung (LaB6) schmilzt erst bei über 2.500 Grad Celsius, verdampft aber schon bei geringem Druck. Das macht sie für Elektronenmikroskope zur ersten Wahl.
Gadolinium dient unter anderem als Kontrastmittel in der Kernspintomographie und als grüner Leuchtstoff auf Radar-Bildschirme.
Etwa zwölf Prozent der Seltenen Erden gehen in Spezialgläser, wie hier bei der Herstellung einer Linse bei Carl Zeiss Jena, die bei der Produktion von Computerchips eingesetzt wird. Gleichzeitig stecken sie auch in Poliermitteln, um Spezialgläser zu schleifen.
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Seltene Erden: Wo sind sie zu finden?

🌎 Kurios: Sie sind gar nicht so selten, sondern kommen in vielen Mineralen der Erdkruste vor. Eine der Seltenen Erden, Cer, kommt häufiger vor als Blei und Kupfer. Selbst Thulium, die "seltenste Erde", ist immer noch häufiger als Gold.

👴 Allerdings finden die Bergleute sie nur sehr selten in konzentrierter Form, sondern meist an Sauerstoff gebunden als Oxid. Darum heißen sie auch "Erden", früher der Begriff für Oxid. In reiner Form wie Gold gibt es sie gar nicht.

🖼️ Unzertrennlich: Seltene Erde kommen in der Natur immer als Mischung vor. Von den 160 Mineralen, in denen sie vorkommen, werden aber nur vier abgebaut. Das wichtigste nennt sich Bastnasit und enthält bis zu 70 Prozent an Seltenen Erden.

⚗️ Die einzelnen Elemente müssen immer in aufwendigen Verfahren voneinander getrennt werden. Häufig werden die Erze erst mit Säure chemisch gespalten und herausgetrennt. Am Ende lassen sich zu 99,9999999 Prozent reine Elemente gewinnen.

🏆 Oft gewinnen Bergbaunternehmen Seltene Erden als Nebenprodukt, wenn sie andere Erze abbauen.

⚒️ Die größten, bisher bekannten Vorkommen liegen im Norden von China, in Westaustralien und Grönland - und jetzt in Schweden.

Das steckt hinter dem Seltene-Erden-Fund von Kiruna

Laut dem Unternehmen LKAB haben seine Bergleute bereits begonnen, in 700 Meter Tiefe einen kilometerlangen Stollen aus der bestehende Eisenmine in das neue Vorkommen zu treiben. Knackpunkt: LKAB muss nicht nur ermitteln, ob es sich wirtschaftlich lohnt, die Vorkommen auszubeuten, sondern auch eine Mine dazu bauen. Es könnte noch Jahre dauern, bis das Unternehmen die Seltene-Erden-Erze abbaut.

Die Lage des Vorkommen Seltener Erde im nordschwedische Kiruna. Laut LKAB ist die Größe der Lagerstätte noch gar nicht abzusehen.
Die Lage des Vorkommen Seltener Erde im nordschwedische Kiruna. Laut LKAB ist die Größe der Lagerstätte noch gar nicht abzusehen.© imageBROKER / StefanxSchurr / LKAB

Die Umgebung von Kiruna ist eines der bedeutendsten Bergbaugebiete in Europa. Die Eisenerzvorkommen unter der Stadt sind so groß, dass sie in den kommenden Jahren abgebrochen und fünf Kilometer weiter wieder aufgebaut werden soll. Weil der Bergbau die Gegend wohlhabend gemacht hat, ziehen die Einwohner:innen weitgehend mit.

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Darum sind Seltene Erden so wichtig

⛏️ Jährlich fördern weniger als zehn Länder nur etwa 200.000 Tausend Tonnen Seltene-Erden-Oxide.

💰 Problem: 2010 förderte China mehr als 97,5 Prozent davon. Zwar ist der Anteil mittlerweile auf etwa 60 Prozent gesunken (Stand Februar 2022). Doch da Europa seine Seltenen Erden immer noch zu 90 Prozent aus China bezieht, besitzt es zumindest aus deutscher Sicht ein Quasi-Monopol.

🏭 Westliche Regierungen planen daher, eigene Förder- und Produktionskapazitäten aufzubauen.

☠️ Die Verarbeitung ist aber aufwendig und umweltschädlich - die Metalle werden unter anderem mit Säuren und Laugen ausgewaschen. Mit westlichen Umweltstandards ist ihre Produktion kaum wettbewerbsfähig.

📈 Die Elemente werden aber dringend gebraucht. Wegen der Elektrisierung des Autoverkehrs braucht die globale Wirtschaft bis 2030 das Fünffache der heutigen Förderung.

Ohne Seltene Erden keine Energiewende

Windräder brauchen besonders leistungsfähige Magnete für ihre Generatoren.
Windräder brauchen besonders leistungsfähige Magnete für ihre Generatoren.© picture alliance / imageBROKER / Wolfgang Diederich

Die Entdeckung und Erforschung der Seltenen Erden

🔬 Unzertrennlich: Seltene Erden sind so schwer zu unterscheiden, dass Chemiker:innen mehr als 100 Jahre brauchten, um alle einzeln zu identifizieren.

⛰️ 1787 fand ein schwedischer Offizier ein bisher unbekanntes, schwarzes Mineral. Was noch keiner wusste: Darin steckte eine Mischung Seltener Erden.

☄️ Sechs Jahre später konnten Chemiker das erste Seltene-Erden-Metall isolieren: Cer. Sie benannten es nach dem gerade entdeckten Zwergplaneten Ceres.

🥂 Als letztes natürlich vorkommendes Seltene-Erdelement wurde 1907 Lutetium entdeckt. Das Problem: es war lange gar nicht bekannt, wie viele es davon gab.

⚔️ Streit: In den Jahrzehnten dazwischen behaupteten Wissenschaftler:innen immer wieder eines der SEE-Elemente gefunden zu haben - und lagen häufig daneben. Um Ytterbium und Lutetium entbrannte der längste Ich-hab's-gefunden-Streit der Chemiegeschichte.

☢️ Erst 1947 fanden Chemiker Promethium, das letzte der Seltenen Erden. Da es radioaktiv ist und schnell vergeht, kommt es nur beim Zerfall anderer Elemente vor, beispielsweise von Uran.

Häufige Fragen zu Seltenen Erden

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