Anwendungsgebiete
Seltene Erden
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Permanentmagnete
Permanent- oder Dauermagnete tragen ihren Namen, weil sie dauerhaft magnetische Kräfte aufweisen, ohne auf äußere Einflüsse wie elektrische Spannung angewiesen zu sein. Die stärksten ihrer Art weisen einen hohen Anteil Seltener Erden auf. Besonders gefragt sind diese Magneten dort, wo hohe Leistung bei kleinem Volumen nötig ist. Zu den wichtigsten Anwendungsfeldern zählen neben der Unterhaltungselektronik klimafreundliche Technologien wie Elektromobilität und Windkraft. Weil diese immer größere Verbreitung finden, wächst auch die Nachfrage nach Dauermagneten und Seltenen Erden insgesamt.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Katalysatoren
Katalysatoren erhöhen die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion und haben daher vielfältige Anwendungsgebiete in unterschiedlichsten Industrien. Das vielleicht bekannteste ist der Autokatalysator. Er wandelt die Verbrennungsschadstoffe in ungiftige Rückstände um. Dies geschieht auch mithilfe von Seltenen Erden. Da konventionelle Fahrzeugmodelle auf absehbare Zeit sowohl den Bestand als auch die Neuzulassungen dominieren, wird die Nachfrage nach Seltenen Erden in der Zukunft auch in diesem Bereich hoch sein. In der Kautschukproduktion dienen nicht nur Neodym, sondern auch Lanthan und Praseodym als Katalysatoren. Kautschuk wiederum ist ein Ausgangsstoff zur Herstellung von Autoreifen. Auch bei der Raffination von Rohöl sind Katalysatoren beteiligt, die Seltene Erden enthalten.
Polituren
Polituren verleihen Gläsern und Spiegeln ihren Glanz und bewahren sie vor dem Ermatten. Vor allem die Autoindustrie setzt auf seltenerdhaltige Polituren für den Einsatz auf Windschutzscheiben und Spiegeln. Besonders auf verkratzten Flächen werden solche Polituren verwendet, denn sie sind um ein Vielfaches feiner als herkömmliche Alternativen. Je höher der Seltenerdgehalt, desto stärker die Wirkung, aber damit auch der Preis. Neben Gläsern und Spiegeln in der Autoindustrie verdanken optische Linsen und andere Spezialgläser ihr makelloses Schimmern ebenfalls Seltenen Erden.
Metall-Legierungen
Die ersten Legierungen wurden viele tausend Jahre vor Christus hergestellt. Das Wissen um die Verbindung metallischer Werkstoffe wurde seither immer weiter verfeinert. Die Anwendungsgebiete sind zahlreich und sehr oft spielen Seltene Erden eine wichtige Rolle. Sie erhöhen etwa die Festigkeit von Stahl und werden zusammen mit Magnesium bei der Produktion von Flugzeugmotoren genutzt. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Herstellung von Zündsteinen. Hierfür wird sogenanntes Mischmetall verwendet, eine Seltenerd-Legierung, die zudem geringe Anteile Eisen und Magnesium enthält.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Batterien
Glas
Glas besitzt eine jahrtausendealte Geschichte als Werkstoff. Aus modernen Technologien ist es kaum wegzudenken, von Spezialgläsern für die Weltraumfahrt über Touchdisplays oder Linsen in der Optometrie. Für diese Anwendungsgebiete sind Seltene Erden unerlässlich. Sie färben und entfärben Glas, werden als UV-Absorber eingesetzt, sorgen als Inhaltsstoffe von Polituren für Hochglanz und schützen Gläser und Spiegel vor Ermattung. Auch die Keramikindustrie schätzt Seltene Erden als Färbe- und Poliermittel. Daneben werden Seltene Erden als Dotiermittel für Glasfasern in der Laserindustrie und für die Datenübertragung benutzt, um deren Leistung zu steigen.
Unter anderem folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Keramik
Keramik ist ein jahrtausendealter Werkstoff und dennoch hochmodern. Seltene Erden werden dazu genutzt, um die Eigenschaften von Spezialkeramik zu verbessern, so etwa die Resistenz gegenüber Hitze und physischer Beanspruchung. Wichtige Einsatzgebiete sind etwa die Herstellung von medizinischen Implantaten oder Brennstoffzellen. Diese erzeugen mittels Wasserstoff elektrische Energie. Aufgrund des Hochlaufs der Wasserstofftechnologie in Mobilität und Industrie zeichnet sich bei den für keramische Anwendungen notwendigen Seltenen Erden laut der Deutschen Rohstoffagentur ein Versorgungsrisiko ab.
Leuchtmittel
Leuchtstoffröhren waren lange der Standard in der Beleuchtung von öffentlichen Gebäuden und Arbeitsplätzen. Für ihre Herstellung wurden neben Quecksilber, Zinn und Kupfer auch Seltene Erden benutzt. In modernen Energiesparlampen und LED-Leuchten werden diese auch weiterhin verwendet. Sie sorgen bei letzteren dafür, dass das von der Leuchtdiode ausgestrahlte blaue Licht zusammen mit grünen und roten Anteilen zu weißem Licht umgewandelt wird. Seltene Erden kommen zudem in Geräten mit Bildröhren zum Einsatz, aber auch in Tablets und Smartphones, sie erzeugen die roten Farbpixel.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Cer, Dysprosium, Erbium, Europium, Lanthan, Lutetium, Gadolinium, Neodym, Praseodym, Terbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium
Pigmente
Praseodym wird für die gelbe, blaue und teilweise auch grüne Färbung genutzt. Gelbe Töne können zudem durch den Einsatz von Holmium erzeugt werden. Neodym ergibt Nuancen von Rosa bis Violett. Um Emaille orange zu färben, wird Cer genutzt.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Cer, Erbium, Europium, Gadolinium, Holmium, Neodym, Praseodym, Samarium
Windkrafttechnologie
Die Nutzung des Windes zur Erzeugung von Drehenergie geht bis in das siebte Jahrhundert nach Christus zurück. Damals entstanden in Persien die ersten Windmühlen. Zur Erzeugung von Strom kommen in modernen Windturbinen Generatoren zum Einsatz. Sie wandeln die Drehbewegung des Rotors in elektrische Energie um. In vielen Windrädern kommen in diesen Generatoren Permanentmagnete aus Seltenen Erden zum Einsatz, denn sie sind besonders leistungsfähig. Da bei dieser Bauart auf ein Getriebe verzichtet werden kann, sind diese Anlagen wartungsfreundlich und vergleichsweise leise. Die Windenergie gilt neben der Elektromobilität als wichtigster Faktor für die steigende Nachfrage nach Seltenen Erden.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Kernkraft
In einem Kernreaktor wird Energie durch die Spaltung von Atomkernen bestimmter Stoffe wie Uran erzeugt. Während in Deutschland 2023 der endgültige Atomausstieg vollzogen wurde, erlebt diese emissionsarme Art der Energieerzeugung in vielen anderen Ländern eine Renaissance. Damit könnte auch die Nachfrage nach Seltenen Erden weiter wachsen, denn die Atomkraft zählt zu den Anwendungsgebieten dieser Rohstoffgruppe. Einige ihrer Vertreter werden in den Kontrollstäben von Reaktoren eingesetzt. Diese regeln die Leistung des Atomreaktors und können ihn bei Bedarf abschalten.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Wasserelektrolyse
Auf grünem Wasserstoff ruhen viele Hoffnungen, was den klimafreundlichen Umbau energieintensiver Industrien, aber auch des Schwerlastverkehrs angeht. Die Herstellung dieses Energieträgers erfolgt durch Wasserelektrolyse, dabei wird Wasser mittels Ökostrom in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Als Elektrolyt in bestimmten Elektrolyseuren kommen verschiedene Vertreter der Seltenen Erden zum Einsatz. Mit dem angestrebten Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft in zahlreichen Ländern könnte daher die Nachfrage nach bestimmten Seltenen Erden für dieses Anwendungsfeld stark zunehmen.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Elektromobilität
Die ersten elektrisch betriebenen Fahrzeuge wurden bereits um 1850 entwickelt und erlebten eine erste Blüte um die Jahrhundertwende. Dann setzten sich jedoch Benzinmotoren durch. Durch den Kampf gegen den Klimawandel erlebt die Elektromobilität seit einigen Jahren eine Renaissance. Sie gilt mittlerweile neben der Windkraft als wichtigster Faktor für die steigende Nachfrage nach Seltenen Erden. In Form von Magneten werden sie in vielen Modellen für den Antriebsmotor verwendet, wo sie Strom in Bewegungsenergie umsetzen. Für ihren Einsatz spricht das gute Verhältnis zwischen Eigengewicht und Leistung.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Luftfahrt
Seltenerdelemente kommen in verschiedenen Bereichen der zivilen und militärischen Luftfahrt zum Einsatz. Laut eines Reports des US-Kongresses sind in einem einzigen F-35-Kampfjet knapp 417 Kilogramm Seltene Erden verbaut. Das Gros dieser Menge entfällt auf Permanentmagnete, die beispielsweise in Motoren der Elektronik und des Fahrwerks verbaut sind. Daneben werden beim Bau der Tragflächen und des Rumpfs seltenerdhaltige Legierungen verwendet, die bei gleicher Leistung leichter als herkömmliche Alternativen sind. Durch einen geringeren Kraftstoffverbrauch erhöhen sie so die Reichweite. Außerdem werden diese Rohstoffe in der Reifenproduktion als Katalysatoren eingesetzt.
Laser
Bei Laserstrahlen handelt es sich um elektromagnetische Wellen, die scharf gebündelt sind. Lasertechnologien machen sich diese und andere Eigenschaften zunutze. Die Industrie verwendet sie zum Schneiden, Formen, Schweißen und Beschichten von Materialien. Viele Einsatzgebiete finden sich ebenso in der Medizin, etwa in Diagnostik, Dermatologie, Zahnheilkunde und Chirurgie, wo Laser hochpräzise, minimal-invasive und schmerzfreiere Schnitte ermöglichen. Im Militär werden Laser in der Kommunikationstechnik und für Messungen eingesetzt, aber auch als Waffe. Von der Technologie profitiert zudem das High-Speed-Internet, denn Laserdioden erzeugen optische Signale in Glasfaserkabeln.
Besonders folgende Seltene Erden kommen hier zum Einsatz:
Medizintechnik
Halbleiter
Halbleiter sind Festkörper, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Nichtleitern (z. B. Glas) und Leitern (z. B. Metalle) liegt. Anders als bei Metallen nimmt ihre Leitfähigkeit bei steigender Temperatur zu. Diese und andere Eigenschaften können durch das Einbringen von Fremdatomen in das Halbleitermaterial gezielt verändert werden. Diese Dotierung ermöglicht die Herstellung von elektronischen Bauteilen, die verschiedenste Funktionen erfüllen können. Hierzu gehören LEDs, Mikroprozessoren, Solarzellen und Laser.
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