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StartseiteForschung aktuellRohstoffmangel könnte den Vormarsch der Elektroautos bremsen13.02.2012

Rohstoffmangel könnte den Vormarsch der Elektroautos bremsen

Neue Studie soll Lieferprobleme von Seltenen Erden lösen

Bei den sogenannten Seltenen Erden gibt es starke Engpässe. Diese Metalle kommen vor allem in Elektromotoren zum Einsatz. Eine vom Bundesumweltministerium in Auftrag gegebene Studie soll daher klären, wie für die Elektromobilität das Problem mangelnder Rohstoffe behoben werden kann.

Von Julia Beißwenger

Manche Forschungsrichtungen gehen dahin, neue Typen von Elektromotoren zu entwickeln, die ohne Seltene Erden auskommen.  (picture alliance / dpa - Uwe Zucchi)
Manche Forschungsrichtungen gehen dahin, neue Typen von Elektromotoren zu entwickeln, die ohne Seltene Erden auskommen. (picture alliance / dpa - Uwe Zucchi)
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Bis 2030, so rechnen Experten, soll weltweit mindestens jedes zweite neu zugelassene Auto ein Elektroauto sein, entweder als Hybridfahrzeug oder vollelektrisch. Doch noch fehlt es dafür an Rohstoffen, konkret an Seltenen Erden. Dysprosium, Neodym, Praseodym oder Terbium sind für die Permanentmagnete der Elektromotoren wichtig, denn diese Elemente ermöglichen eine relativ leichte und kompakte Bauweise, die den thermischen Belastungen im Motor standhält. Die seltenen Metalle kommen auch in Magneten von Notebooks, Lautsprechern und manchen Windkraftanlagen zum Einsatz. Noch vor einigen Jahren waren Seltene Erden billig auf dem Weltmarkt zu haben. Doch im Jahr 2000 schlossen die USA ihre Hauptmine. China wurde zum weltweit fast einzigen Produzenten mit einem Marktanteil von rund 97 Prozent. Gleichzeitig stieg die Nachfrage, erklärt Matthias Buchert.

"China benötigt immer mehr selbst für die eigene Volkswirtschaft diese Metalle. Das heißt, da gibt es schon ein Wettbewerb um die Materialien, das ist unstrittig, und die Preisanstiege sind jetzt so seit sechs, sieben Jahren. Wobei der ganz starke Anstieg eigentlich erst seit einem bis 1,5 Jahren war und die Preise haben sich verzehn-, verzwanzigfacht, teilweise."

Der Forscher vom Ökoinstitut Darmstadt untersuchte zusammen mit Wissenschaftlern der TU Clausthal, der Daimler AG und Umicore die Bedeutung seltener Erden für die Elektromobilität. Den Ergebnissen ihrer Studie zufolge ist vor allem Dysprosium knapp, denn dieses silbergraue, biegsame Schwermetall ist ein besonders seltener Rohstoff. Steigt die Nachfrage wie bisher angenommen, würde im Jahr 2030 nur ein Fünftel des Bedarfs gedeckt werden können. Um dem entgegen zu wirken und weitere seltene Erden zu gewinnen, wird nach neuen Rohstofflagerstätten gesucht.

"Also grundsätzlich gibt es seltene Erdenvorkommen auf allen Kontinenten. Aber das Vorkommen muss groß genug sein, es kommt drauf an, wo liegt das Vorkommen. Es gibt zum Beispiel in Kanada ein Beispiel, da liegt das direkt unter einem See. Das ist zwar nicht unmöglich, da ran zu kommen aber schon deutlich schwieriger. Es gibt Vorkommen in Grönland, da muss man sehr große Bedenken haben, wie das mit dem Umweltschutz aussieht. Also es wird im Moment von mehr als 200, 250 Projekten gesprochen weltweit, aber ein Großteil davon ist als wenig ernsthaft einzuschätzen und wird auf der Strecke bleiben."

Auch deshalb, weil bis zu einer Milliarde Euro investiert werden müssen, um eine Mine zu erschließen. Dabei vergehen von der ersten Erkundung bis zur wirklichen Produktion oft zehn Jahre. Vielversprechende Projekte gibt es dennoch vor allem in Australien und den USA, möglicherweise auch in Skandinavien. Allgemein jedoch setzen die europäischen Staaten ähnlich wie Japan vor allem auf Recycling. Bei den herkömmlichen Rohstoffen wie Edelmetallen und Stahl funktioniert die Rückgewinnung bereits relativ gut, so Matthias Buchert. Anders sieht es bei seltenen Erden aus.

"Für viele dieser Spezialmetalle sind die Recyclingraten aus Endprodukten praktisch kleiner eins oder null. Es sind noch viele technische Fragen zu lösen, weil natürlich diese Metalle in ganz unterschiedlichen Matrixen stecken, also mit anderen Substanzen zusammen. Sie sind zum Teil auch sehr verdünnt in Produkten. Also, das sind ganz neue Herausforderungen für die Recyclingtechnik. Und da gibt es jetzt in den letzten 2, 3 Jahren eine Menge neuer Initiativen. Es wird da ernsthaft dran gearbeitet."

Parallel versuchen Wissenschaftler in aller Welt, den Bedarf an seltenen Erden zu verringern. Substitution ist das Schlagwort.

"Substitution kann sein, dass ich einfach die Legierungszusammensetzung eines Magneten ändere, dass der Motor trotzdem leicht und klein ist, was ja wichtig ist in einem Fahrzeug. Es gibt auch sehr intelligente Forschung, den Dysprosiumgehalt nicht gleichmäßig im Magneten zu halten, sondern mehr auf der Oberfläche, wo er wirken kann, dann könnte ich weiter den Gehalt an Dysprosium reduzieren."

Andere Forschungsrichtungen gehen dahin, neue Typen von effizienten Elektromotoren zu entwickeln, die ohne Permanentmagnete und somit ganz ohne seltene Erden auskommen. Matthias Buchert ist zuversichtlich, dass das Problem knapper Rohstoffe zu erfolgreichen Innovationen führen wird.

"Man kennt das aus der Industriegeschichte, dass vor allem unter starkem Druck und Wettbewerb natürlich häufig doch Innovationen auch in schnelleren Abständen zum Zuge kamen und dann technische Revolutionen ausgelöst haben. Mit dem ganzen Thema Elektromobilität sind so viel Forschungen und Entwicklungen verbunden, dass es eigentlich stark zu erwarten ist, dass es da zu Verbesserungen kommt. Wie die genau aussehen, da werden wir abwarten müssen, was die nächsten Jahre bringen."

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