Seltene Erden (REEs) sind eine Gruppe von 17 chemisch ähnlichen Elementen, die entscheidende Komponenten in einer Vielzahl moderner Technologien sind, darunter erneuerbare Energiesysteme, Elektrofahrzeuge, Verteidigungssysteme und Unterhaltungselektronik. Trotz ihrer strategischen Bedeutung sind die Vereinigten Staaten zunehmend von Importen seltener Erden, vor allem aus China, abhängig. Da geopolitische Spannungen und Unterbrechungen der Lieferkette die Risiken dieser Abhängigkeit verdeutlichen, wird zunehmend die Notwendigkeit erkannt, eine heimische Lieferkette für Seltene Erden zu entwickeln und die Abhängigkeit von ausländischen Quellen zu verringern.
Die Bedeutung der Seltenen Erden
Seltene Erden sind entscheidend für die Herstellung von Hochleistungsmagneten, die in den Generatoren von Windturbinen und den Motoren von Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Neodym ist beispielsweise ein wichtiger Bestandteil von Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB), den stärksten verfügbaren Dauermagneten, die für hocheffiziente Elektromotoren unerlässlich sind. Samarium-Kobalt-Magnete (SmCo), die auf einem anderen Seltenerdelement, Samarium, beruhen, sind hochtemperaturbeständig und werden unter anderem in der Luft- und Raumfahrt und in Verteidigungssystemen eingesetzt.
Neben ihrer Verwendung in Magneten sind Seltene Erden auch wichtige Bestandteile anderer fortschrittlicher Materialien und Technologien. Lanthan zum Beispiel wird für die Herstellung von Gläsern mit hohem Brechungsindex für optische Anwendungen verwendet, während Europium und Terbium für die roten und grünen Leuchtstoffe in energieeffizienten Beleuchtungssystemen unerlässlich sind. Seltene Erden werden auch in Katalysatoren für die Abgasreinigung von Kraftfahrzeugen sowie bei der Herstellung von hochfesten, leichten Legierungen für die Luft- und Raumfahrt und die Verteidigung eingesetzt.
Die Abhängigkeit der Vereinigten Staaten von Seltenen Erden
Obwohl die Vereinigten Staaten die Wiege des Bergbaus und der Verarbeitung von Seltenen Erden sind, sind sie zunehmend von Einfuhren von Seltenen Erden und von Fertigprodukten, die Seltene Erden enthalten, abhängig. In den 1990er Jahren waren die USA der weltweit führende Produzent von Seltenen Erden, wobei Mountain Pass in Kalifornien einen erheblichen Anteil an der weltweiten Produktion hatte. Aufgrund einer Kombination von Faktoren wie Umweltvorschriften, Arbeitskosten und der Konkurrenz aus China ging die US-Produktion von Seltenen Erden in den frühen 2000er Jahren jedoch stark zurück. Im Jahr 2018 importierten die USA schätzungsweise 100% ihres Bedarfs an Seltenen Erden, wobei 80% dieser Importe aus China stammten.
Diese Abhängigkeit von ausländischen Quellen, insbesondere von China, hat zu Bedenken hinsichtlich der Sicherheit und Widerstandsfähigkeit der US-Lieferkette für Seltene Erden geführt. In den letzten Jahren haben die geopolitischen Spannungen zwischen den USA und China die Risiken unterstrichen, die entstehen, wenn man sich auf eine einzige, potenziell instabile Quelle für wichtige Materialien verlässt. Darüber hinaus hat die COVID-19-Pandemie die Anfälligkeit globaler Versorgungsketten und die Notwendigkeit einer größeren Diversifizierung und Widerstandsfähigkeit der Versorgungsketten für kritische Materialien deutlich gemacht.
Amerikas Potenzial für Seltene Erden freisetzen
In Anerkennung der strategischen Bedeutung der Seltenen Erden und der Risiken, die mit der Abhängigkeit von ausländischen Quellen verbunden sind, haben die US-Regierung und der private Sektor begonnen, Maßnahmen zu ergreifen, um das amerikanische Potenzial an Seltenen Erden zu erschließen und die Abhängigkeit von Importen zu verringern. Zu den wichtigsten Initiativen und Möglichkeiten in diesem Zusammenhang gehören:
- Inländische Exploration und Förderung seltener Erden
- Ausbau der Verarbeitungs- und Raffineriekapazität
- Recycling und stoffliche Verwertung
- Forschung und Entwicklung von neuen Technologien und Ersatzstoffen
- Stärkung der internationalen Partnerschaften und Diversifizierung der Lieferketten
Inländische Exploration und Abbau von Seltenen Erden
Die Wiederbelebung der US-Bergbauindustrie für Seltene Erden ist ein wichtiger erster Schritt, um die Abhängigkeit von ausländischen Quellen zu verringern. Die USA verfügen über bedeutende Seltene-Erden-Reserven, wobei die Mountain-Pass-Mine in Kalifornien und die Bokan-Dotson-Ridge-Lagerstätte in Alaska zu den vielversprechendsten Quellen gehören. Im Jahr 2020 wurde die Mountain-Pass-Mine von MP Materials erworben, das angekündigt hat, $300 Millionen in den Standort zu investieren, um die Produktionskapazität zu erhöhen und bis 2025 eine inländische Verarbeitungsanlage für Seltene Erden zu errichten.
Neben der Reaktivierung bestehender Minen besteht auch die Möglichkeit, neue Seltenerdvorkommen in den Vereinigten Staaten zu entdecken. Der U.S. Geological Survey (USGS) führt weiterhin Erhebungen und Explorationsprogramme durch, um die einheimischen Seltene Erden-Ressourcen zu identifizieren und zu bewerten, wobei der Schwerpunkt auf der Identifizierung von Lagerstätten mit hohen Konzentrationen kritischer Elemente und geringen Mengen an radioaktiven Thorium- und Uranverunreinigungen liegt.
Erweiterung der Verarbeitungs- und Raffineriekapazität
Die Vereinigten Staaten verfügen zwar über beträchtliche Seltene-Erden-Reserven, doch fehlt es ihnen derzeit an den inländischen Verarbeitungs- und Raffineriekapazitäten, die für die Umwandlung von Seltene-Erden-Roherzen in raffinierte Elemente und Metalle erforderlich sind. Im Jahr 2019 hat das US-Verteidigungsministerium (DoD) diesen Engpass in der Lieferkette für Seltene Erden als erhebliche Schwachstelle identifiziert und Pläne angekündigt, in die Entwicklung heimischer Verarbeitungs- und Raffineriekapazitäten für Seltene Erden zu investieren.
Als Reaktion auf diese Initiative haben mehrere Privatunternehmen Pläne zur Entwicklung von Verarbeitungsanlagen für Seltene Erden in den Vereinigten Staaten angekündigt. Neben den Plänen von MP Materials für eine Verarbeitungsanlage in Mountain Pass entwickeln auch andere Unternehmen wie Texas Mineral Resources Corp. und USA Rare Earth LLC Projekte zur Verarbeitung und Veredelung von Seltenen Erden in den Vereinigten Staaten. Diese Initiativen zielen darauf ab, eine widerstandsfähigere und sicherere Lieferkette für Seltene Erden zu schaffen, indem sie die Abhängigkeit von Verarbeitungsanlagen in Übersee verringern und das Risiko von Unterbrechungen der Lieferkette reduzieren.
Recycling und Materialrückgewinnung
Eine weitere vielversprechende Möglichkeit, Amerikas Potenzial an Seltenen Erden zu erschließen, besteht in der Entwicklung fortschrittlicher Recycling- und Materialrückgewinnungstechnologien. Seltene Erden finden sich in einer Vielzahl von Altprodukten, darunter Magneten aus ausrangierten Festplatten und anderen elektronischen Geräten sowie in verbrauchten Katalysatoren von Kraftfahrzeugen. Die Rückgewinnung und das Recycling von Seltenen Erden aus diesen Quellen kann dazu beitragen, die Abhängigkeit vom Primärbergbau und von Importen zu verringern und gleichzeitig zu einer nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft beizutragen.
Forscher am Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) haben ein neuartiges Recyclingverfahren mit der Bezeichnung "Hydrometallurgische Rückgewinnung von Seltenen Erden" (Hydromet-Verfahren) entwickelt, bei dem Seltene Erden aus Magneten mit einer Rückgewinnungsrate von über 90% durch wässrige Chemie zurückgewonnen werden. Andere Forschungseinrichtungen wie das Critical Materials Institute (CMI) des DOE erforschen ebenfalls neue Recycling- und Rückgewinnungstechnologien für Seltene Erden und andere kritische Materialien.
Forschung und Entwicklung von neuen Technologien und Substituten
Neben den Bemühungen um eine Ausweitung der heimischen Produktion und Verarbeitung von Seltenen Erden ist eine weitere Schlüsselkomponente zur Erschließung des amerikanischen Seltenen-Erden-Potenzials die Investition in Forschung und Entwicklung (F&E) neuer Technologien und Materialien, die die Abhängigkeit von Seltenen Erden verringern oder sie ganz ersetzen können. Während Seltene Erden derzeit eine entscheidende Rolle in vielen fortschrittlichen Technologien spielen, können die laufenden F&E-Anstrengungen zur Entwicklung alternativer Materialien und Technologien führen, die ähnliche Funktionen erfüllen können, ohne auf Seltene Erden angewiesen zu sein.
So haben Forscher am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) des DOE eine neue Familie von Magneten entwickelt, die auf einer Kombination von Eisen und Stickstoff basieren und in bestimmten Anwendungen Magnete auf der Basis seltener Erden ersetzen könnten. Andere Forschungsbemühungen konzentrieren sich auf die Entwicklung von Hochleistungs-Permanentmagneten, die geringere Mengen an Seltenen Erden benötigen oder ganz ohne sie auskommen können. Diese F&E-Initiativen könnten dazu beitragen, die Gesamtnachfrage nach Seltenen Erden zu verringern und die Materialbasis für kritische Technologien zu diversifizieren.
Stärkung der internationalen Partnerschaften und Diversifizierung der Lieferketten
Die Vereinigten Staaten konzentrieren sich zu Recht auf die Entwicklung ihrer heimischen Seltene-Erden-Ressourcen und -Fähigkeiten, aber es ist auch wichtig zu erkennen, dass die Erschließung des amerikanischen Seltene-Erden-Potenzials nicht isoliert erreicht werden kann. Die Stärkung internationaler Partnerschaften und die Diversifizierung der Lieferketten sind entscheidende Komponenten einer umfassenden Strategie für Seltene Erden. Die USA können mit Verbündeten und Partnern zusammenarbeiten, um neue Quellen für Seltene Erden zu erschließen und verantwortungsvolle Abbau- und Verarbeitungspraktiken zu fördern, die hohen Umwelt-, Sozial- und Governance-Standards genügen.
Im Jahr 2020 traten die USA der Minerals Security Partnership (MSP) bei, einer multilateralen Initiative unter Führung der Europäischen Union, der auch Kanada, Japan und Südkorea angehören. Ziel der MSP ist es, die verantwortungsvolle und nachhaltige Entwicklung von Bodenschätzen zu fördern, die Lieferketten zu diversifizieren und die Abhängigkeit von einzelnen, dominanten Lieferanten zu verringern. Durch die enge Zusammenarbeit mit gleichgesinnten Partnern können die USA dazu beitragen, einen widerstandsfähigeren und sichereren globalen Markt für Seltene Erden zu schaffen.
Schlussfolgerung
Die Erschließung des amerikanischen Potenzials an Seltenen Erden ist von entscheidender Bedeutung, um die Abhängigkeit von Importen zu verringern und einen sicheren Zugang zu diesen wichtigen Materialien zu gewährleisten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein umfassender Ansatz erforderlich, der die Exploration und den Abbau im Inland, den Ausbau der Verarbeitungs- und Raffineriekapazitäten, das Recycling und die Rückgewinnung von Materialien, die Forschung und Entwicklung neuer Technologien und Ersatzstoffe sowie die Stärkung internationaler Partnerschaften und die Diversifizierung der Lieferketten umfasst. Durch die Verfolgung dieser Initiativen können die Vereinigten Staaten ihre Anfälligkeit für Unterbrechungen der Lieferkette und geopolitische Risiken verringern und gleichzeitig das Wachstum heimischer Industrien und Arbeitsplätze fördern.
FAQs
Was sind Seltenerdmetalle (REEs)?
Seltene Erden (REEs) sind eine Gruppe von 17 chemisch ähnlichen Elementen, die entscheidende Komponenten in einer Vielzahl moderner Technologien sind, darunter erneuerbare Energiesysteme, Elektrofahrzeuge, Verteidigungssysteme und Unterhaltungselektronik. Sie werden als "seltene" Erden bezeichnet, weil sie relativ selten in der Erdkruste vorkommen, aber sie sind nicht wirklich selten, was ihre Häufigkeit angeht. Die 17 Elemente der Seltenen Erden sind: Yttrium (Y), Lanthan (La), Cer (Ce), Praseodym (Pr), Neodym (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Lutetium (Lu).
Was sind die wichtigsten Verwendungszwecke von Seltenen Erden?
Seltene Erden sind entscheidende Komponenten in einer Vielzahl moderner Technologien, darunter
- Dauermagnete, die in Windturbinen, Elektromotoren und Generatoren verwendet werden
- Hochleistungsmagnete, die in Verteidigungssystemen, in der Luft- und Raumfahrt und in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden
- Leuchtstoffe für energieeffiziente Beleuchtung und Displays
- Katalysatoren für die Kfz-Emissionskontrolle
- Hochfeste, leichte Legierungen für Luft- und Raumfahrt und Verteidigung
- Elektronische Komponenten und Geräte, wie Smartphones, Festplatten und Laser
Warum sind die Vereinigten Staaten von der Einfuhr seltener Erden, insbesondere aus China, abhängig?
Die Vereinigten Staaten waren einst ein führender Produzent von Seltenen Erden, aber eine Kombination von Faktoren, darunter Umweltvorschriften, Arbeitskosten und die Konkurrenz aus China, führte zu einem Rückgang der US-Produktion von Seltenen Erden in den frühen 2000er Jahren. Infolgedessen wurden die USA zunehmend von Seltene-Erden-Importen abhängig, wobei sich China zum weltweit führenden Lieferanten entwickelte. Die Dominanz Chinas auf dem Markt für Seltene Erden wird auf eine Kombination von Faktoren zurückgeführt, darunter günstige geologische Bedingungen, niedrige Arbeitskosten und staatliche Unterstützung für die Seltenerdindustrie.
Welche Risiken birgt die Abhängigkeit von der Einfuhr seltener Erden?
Die Abhängigkeit von Importen seltener Erden, insbesondere von einem einzigen, dominanten Lieferanten wie China, birgt für die Vereinigten Staaten mehrere Risiken:
- Geopolitische Risiken: Die Abhängigkeit von Importen aus einem einzigen Land kann die USA anfällig für Versorgungsunterbrechungen machen, die durch geopolitische Spannungen oder Handelsstreitigkeiten verursacht werden.
- Unterbrechungen der Lieferkette: Die COVID-19-Pandemie hat die Risiken deutlich gemacht, die mit der Abhängigkeit von globalen Versorgungsketten für wichtige Materialien verbunden sind, da Störungen in einem Teil der Welt auf die globalen Versorgungsketten übergreifen und zu Engpässen und Preisschwankungen führen können.
- Sicherheit von Technologie und geistigem Eigentum: Die Abhängigkeit von Seltene-Erden-Importen aus Ländern mit unterschiedlichen Vorschriften für geistiges Eigentum und Technologietransfer kann die USA dem Risiko des Technologietransfers und des Diebstahls geistigen Eigentums aussetzen.
Welche Schritte werden unternommen, um Amerikas Potenzial an seltenen Erden zu erschließen?
Um die Abhängigkeit von Importen seltener Erden zu verringern und den Zugang zu diesen wichtigen Materialien zu sichern, verfolgen die Vereinigten Staaten eine umfassende Strategie, die Folgendes umfasst:
- Inländische Exploration und Förderung seltener Erden
- Ausbau der Verarbeitungs- und Raffineriekapazität
- Recycling und stoffliche Verwertung
- Forschung und Entwicklung von neuen Technologien und Ersatzstoffen
- Stärkung der internationalen Partnerschaften und Diversifizierung der Lieferketten
Wie können die Vereinigten Staaten ihre Lieferkette für Seltene Erden diversifizieren und ihre Abhängigkeit von Importen verringern?
Um ihre Lieferkette für Seltene Erden zu diversifizieren und die Abhängigkeit von Importen zu verringern, können die Vereinigten Staaten mehrere Strategien verfolgen:
- Steigerung der inländischen Produktion von Seltenen Erden durch Investitionen in Exploration, Abbau, Verarbeitung und Raffination
- Förderung des Recyclings und der stofflichen Verwertung von Seltenerdmetallen aus Altprodukten
- Entwicklung alternativer Materialien und Technologien, die den Bedarf an Seltenen Erden in kritischen Anwendungen ersetzen oder verringern können
- Stärkung internationaler Partnerschaften mit Verbündeten und Partnern zur Erschließung neuer Quellen für Seltene Erden und zur Förderung verantwortungsvoller Abbau- und Verarbeitungspraktiken