Seltene Erden sind essenziell für den technischen Fortschritt - und zunehmend gefragt. Damit wächst die Abhängigkeit von Importen vor allem aus China. Recycling könnte Europa helfen, unabhängiger zu werden. Doch bei der Wiederverwertung gibt es viele Probleme.
Vorsichtig gibt Sabrina Schwarz Magnetpulver in ein Glas Salzsäure. Eine Stunde reagieren die Stoffe bei 80 Grad miteinander. "Wir könnten auch ganze Magnete nehmen, dann würde der Prozess aber länger dauern", sagt die Mitarbeiterin des Projekts "Seltenerd-Magnet-Recycling" (SEMAREC) an der Technischen Universität (TU) Clausthal. Am Ende des Prozesses gewinnt Schwarz ein pulverförmiges Seltenerd-Mischoxid, ein Gemisch verschiedener Seltener Erden in Verbindung mit Sauerstoff.
Das Forschungsvorhaben der niedersächsischen Hochschule ist eines der wenigen Projekte, das sich explizit mit der Wiedergewinnung von Seltenen Erden wie etwa Neodym aus verschiedenen Abfällen beschäftigt.
Um die Rohstoffe aus den Magneten zurückgewinnen zu können, müssen sie erst aus magnethaltigen Schrotten extrahiert werden. Dazu werden etwa Festplatten zerkleinert, entmagnetisiert und gesiebt.
Aus einer Tonne Neodym-Eisen-Bor-Magnetschrott gewinnt Schwarz rund 330 Kilogramm Seltenerd-Mischoxide wieder. "Die Mischoxide können anschliessend beispielsweise für die Herstellung neuer Magnete verwendet werden", sagt Schwarz. "Wir wollen die Rohstoffversorgung der Industrie etwas unabhängiger von Importen machen."
Essenziell für Computer und E-Autos
Die 17 Seltenen Erden, zu denen unter anderem Neodym, Lanthan und Cer gehören, werden wegen ihrer chemischen und physikalischen Ähnlichkeit oft als Stoff-Familie betrachtet. Genutzt werden die Metalle bei der Herstellung von Konsumgütern wie LCD-Bildschirmen oder Computern sowie im Bereich der erneuerbaren Energien, etwa bei Windkraftanlagen oder Elektroautos. Europäische Unternehmen verwenden sie hauptsächlich für Magnete, Legierungen oder Katalysatoren.
Seit 2011 stehen Seltene Erden auf der Liste kritischer Rohstoffe für die EU. In der aktualisierten Liste von 2017 spricht die Europäische Kommission von einer hundertprozentigen Importquote - der Staatenverbund ist also von Nicht-EU-Quellen abhängig. Im Zeitraum zwischen 2010 und 2014 kamen die Rohstoffe aus China (40 Prozent), den USA (34 Prozent) und Russland (25 Prozent). Rund 8350 Tonnen Seltenerdmetalle verbrauche die EU derzeit jährlich, heisst es auf Anfrage.
Die Abhängigkeit von Importen könnte nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Hannover noch wachsen: Studien zeigen, dass der Bedarf an Neodym und Terbium wegen der zunehmenden E-Mobilität und dem Ausbau erneuerbarer Energien steigen wird - beide Branchen brauchen Seltenerd-Magnete.
Zwischen 2014 und 2018 könnte die Nachfrage weltweit um 6,5 Prozent auf gut 142.000 Tonnen geklettert sein, kalkulieren Forscher. In Europa nehme der Bedarf um fünf bis zehn Prozent pro Jahr zu.
Deutschland ist von China abhängig
Droht also ein Versorgungsengpass? Nicht unmittelbar, sagt ein BGR-Sprecher. Doch Deutschland sei vor allem von China abhängig, dem Monopolisten auf dem Markt. "Das gilt beispielsweise für die chemische Industrie, Automobilhersteller und Hersteller von Windkraftanlagen", heisst es.
Die EU-Kommission schätzt, dass 95 Prozent des weltweiten Volumens in der Volksrepublik gewonnen werden. "Im Falle von Importunterbrechungen wären mehrere Branchen in der EU betroffen", antwortet sie auf Anfrage.
Die Einfuhr aus Fernost liegt aber nicht daran, dass die Stoffe hierzulande nicht vorkämen. "Wir Europäer sind von chinesischen Importen abhängig, weil in den westlichen Industriestaaten Seltene Erden aus Kosten- und Umweltgründen kaum abgebaut werden", sagt der Hauptgeschäftsführer des Verbands Deutscher Metallhändler (VDM),
Forscher vermuten, dass die Stoffe noch häufiger als Blei oder Arsen in der Erdkruste vorkommen. Probleme gebe es aber bei der Förderung der Rohstoffe, die "meist grossflächig verteilt in äusserst geringen Konzentrationen und immer im Zusammenschluss mit anderen Elementen" vorkämen, schreiben Luitgard Marschall und Heike Holdinghausen in ihrem Buch "Seltene Erden: Umkämpfte Rohstoffe des Hightech-Zeitalters".
Recycling könnte viele Probleme lösen
Recycling könnte ein Weg sein, sich zumindest etwas unabhängiger von China zu machen. Bereits jetzt werden die alten magnetischen Festplatten in Computern durch sogenannte Solid-State-Drives ersetzt. Und die ersten Elektroautos dürften in zehn Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben - und dann als wertvolle Sekundärrohstoffquellen dienen.
"Rohstoffimporte werden sonst zu teuer und eine langfristige Versorgung ist nicht sichergestellt", sagt der Institutsleiter für Partikeltechnik an der Technischen Universität Braunschweig, Arno Kwade.
Auch unter Umweltaspekten gibt es allen Grund zur Wiederverwertung bereits vorhandener Rohstoffe. Nach Angaben des Öko-Instituts fallen beim Abbau Seltener Erden "sehr grosse Mengen an Rückständen an, die giftige Abfälle enthalten".
Die Lagerstätten enthielten zudem radioaktive Materialien. Nicht zu vergessen sind die Emissionen, die beim Transport der jährlich rund 130.000 weltweit geförderten Tonnen Seltener Erden anfallen.
Doch trotz all dieser Anreize steckt das Recycling Seltener Erden in Deutschland und Europa noch in den Kinderschuhen. Eine von der Politik vorgegebene Wiederverwertungsquote gibt es nicht - vielleicht auch, weil es noch zu früh ist: "Noch gibt es in Europa kein Recycling von Seltenerdmetallen, weil die Mengen zu klein sind und Recyclinganlagen fehlen", sagt die stellvertretende Bereichsleiterin Ressourcen & Mobilität beim Öko-Institut, Doris Schüler.
Eine Studie im Auftrag der EU-Kommission ergab, dass die Recyclingquote für Lanthan und Cer bei alten Batterien unter einem Prozent liegt.
Bereits Anfang 2011 stellte das Öko-Institut einen Acht-Punkte-Plan für eine effiziente Wiederverwertung von Seltenen Erden auf. Der sah unter anderem vor, recycelbare Pilotprodukte zu identifizieren und ein Sammel- und Vorbehandlungssystem aufzubauen.
"Wenn wir jetzt beginnen, können wir ein effizientes europäisches Recycling-System für Seltene Erden in fünf bis zehn Jahren umsetzen", heisst es in dem Plan. Rund sieben Jahre nach der Veröffentlichung des Papiers ist bislang nur wenig passiert.
Ein weiteres Hindernis ist die Komplexität, mit der die Elemente verbaut werden: "Weil Seltene Erden in Smartphones so verdünnt zum Einsatz kommen, ist der Aufwand zur Wiedergewinnung viel zu hoch", sagt Marcel Weil vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).
Zudem komme es dabei zu sogenannten dissipativen Verlusten - die Elemente entweichen in die Umwelt und können kaum wiedergewonnen werden. Weil glaubt, die Wirtschaft greife das Thema Recycling nur dann auf, wenn es Regularien gebe und Unternehmen damit Geld verdienen könnten.
Wiederverwertung nicht lukrativ
Genau das ist noch weit entfernt: Angesichts der aktuell niedrigen Preise ist es für Firmen lukrativer, Seltenerdmetalle nicht wiederzugewinnen, sondern neu einzukaufen. "Die Preise für Seltene Erden müssten deutlich steigen, damit sich ein Recycling lohnt", betont das BGR.
Dass sich die Rohstoffrückgewinnung beim derzeitigen Preisniveau kaum rechne, weiss VDM-Hauptgeschäftsführer Schmitz: "Es ist wahnsinnig teuer, Recyclingtechnologie für Seltene Erden zu entwickeln." Unternehmen scheuten sich vor Investitionen, weil sie nicht wüssten, ob die Technologie in fünf Jahren nicht schon überholt sei.
Im Oktober läuft die Förderung für das Recycling-Projekt der TU Clausthal aus. Derzeit könne nur ein Teil der Seltenen Erden aus Abfällen wiedergewonnen werden. Klar seien 100 Prozent Recyclingquote wünschenswert, sagt Schwarz. "Aber vermutlich sind je nach Altprodukt und Aufbereitungsverfahren 70 bis 80 Prozent bezogen auf die Ausgangsmasse realistischer."
Noch sei das Verfahren nicht wirtschaftlich umsetzbar, räumt Schwarz ein. Natürlich wolle man die Forschung auch in der Industrie einsetzen. Dazu müsse aber vor allem die Menge an Abfall steigen, die für ein Recycling zur Verfügung steht. Zudem müsse weiter geforscht werden. © dpa
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