32 CHI 597 Melcher CHI - pure.unileoben.ac.at · 32_CHI_597_Melcher_CHI 24.01.13 10:58 Seite 32....

I N U N S E R E R Z E I TCHEMIE

© WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim

Wie kritisch ist die Versorgungslage?

Die Verfügbarkeit von Hochtechnologie-Rohstoffen FRANK MELCHER | HILDEGARD WILKEN

Die deutsche Wirtschaft ist Kunde auf dem globalenRohstoffmarkt. Viele metallische Rohstoffe stammen

aus Übersee, einige sind auf nur wenige Länder konzen-triert (Abbildung 2). Gerade in letzter Zeit hat das Themader „Seltenen Erden“ für mediale Aufmerksamkeit gesorgt,als man feststellte, dass über 97 % der Weltproduktion ausChina stammen und auch die größten Reserven dieser „Zu-kunfts- und Hochtechnologie-Metalle“ dort liegen. Außer-dem gibt China Exportquoten vor, die für die weiterverar-beitende heimische Industrie bedrohlich wirken.

Die Sicherung der Rohstoffversorgung ist für Deutsch-land als Technologiestandort und Exportnation unabding-bare Voraussetzung. Die deutsche Wirtschaft ist seit etwa2004 mit einer geänderten Rohstoffsituation konfrontiert.Vor allem infolge des rasanten Wirtschaftswachstums derSchwellenländer, allen voran Chinas, steigt die Rohstoff-nachfrage – abgesehen von einem kurzen Einbruch 2009aufgrund der Finanz- und Wirtschaftskrise – kontinuierlich.Dies stellt den Rohstoffsektor vor neue Herausforderungen.Vor diesem Hintergrund der deutlich veränderten weltwei-ten Rohstoffsituation mit markttechnisch bedingten Roh-stoffverknappungen, weiter steigenden Rohstoffpreisen unddes hohen Rohstoffbedarfs der deutschen Wirtschaft so-wohl für Schlüssel- als auch für Zukunftstechnologien, hatauf nationaler Ebene ein Dialog zwischen Wirtschaft und Po-litik stattgefunden. Der Dialog unter Federführung des Bun-desministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi)führte über mehrere Zwischenschritte 2010 zur Verab-schiedung der Rohstoffstrategie der Bundesregierung. Alseine strukturelle Maßnahme im Rahmen der Rohstoffstra-tegie der Bundesregierung hat der damalige Bundeswirt-schaftsminister Brüderle am 4. Oktober 2010 die DeutscheRohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowis-senschaften und Rohstoffe (BGR) gegründet. Die DERAdient als Schnittstelle und zentrale Informationsplattformfür Politik und Wirtschaft. Auf europäischer Ebene fand einvergleichbarer Dialogprozess mit Entstehung der Raw Materials Initiative statt, aus der sich jetzt nach und nachverschiedene Aktivitäten und Programme ableiten.

Die Deutsche Rohstoffagentur – Struktur und Aufgaben

Die Aufgabe der DERA ist die Unterstützung der deutschenWirtschaft bei der Sicherung der Rohstoffversorgung. Die

Die Bundesrepublik Deutschland ist bei vielen Rohstoffen im-portabhängig (Abbildung 1). Dies trifft besonders auf Roh -stoffe zu, aus denen Metalle gewonnen werden. Für Blei, Zink,Kupfer, Nickel, Eisen, Aluminium und Edelmetalle (Gold, Silber,Platin) kann der Bedarf durch Recycling partiell gedeckt wer-den. Der kontinuierliche Anstieg der Rohstoffnachfrage unddie Volatilität der Rohstoffpreise haben die deutsche Industrieund Politik gleichermaßen alarmiert. Dies führte dazu, dassdas Thema der zukünftigen Versorgung mit Rohstoffen derzeitin der Öffentlichkeit und der Politik gleichermaßen diskutiertwird. In diesem Beitrag möchten wir die Einflussgrößen auf dieRohstoffnachfrage am Beispiel von Hochtechnologie-Metallennäher beleuchten und erläutern, wie die deutsche und euro-päische Politik auf drohende Versorgungsengpässe reagieren.

DOI: 10.1002/ciuz.201300597

32 © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Chem. Unserer Zeit, 2013, 47, 32 – 49

Die Europäische Union hat auf Basis der Bewertung des Versorgungrisikos und derwirtschaftlichen Bedeutung 14 kritische Rohstoffe definiert; dazu gehört auch Germanium. Eine potenzielle Quelle für das Metall ist der „Big Hill“ von Lubumbashiim Kongo, der aus Schlacken der Kupfer- und Zinkproduktion aus der VerhüttungGermanium-reicher Sulfiderze besteht.

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H O C H T E C H N O L O G I E - R O H S T O F F E E N E RG I E U N D RO H S TO F F E

DERA untersucht und bewertet die Verfügbarkeit und dieMarktsituation der Rohstoffe aus Sicht der Wirtschaftsun-ternehmen unter besonderer Berücksichtigung rohstoff-wirtschaftlicher, markttechnischer und geopolitischer Aspekte. Dabei werden die Themen Versorgungsrisiken so-wie Beschaffungs- und Absicherungsstrategien unter Ein-beziehung der gesamten Wertschöpfungskette einschließ-lich der Rohstoffpreise in den Fokus gestellt. Mit diesem Auf-gabenportfolio wird nicht nur die rohstoffexplorierendeund rohstoffgewinnende Wirtschaft sondern in besonde-rem Maße die für den Technologiestandort Deutschland be-deutende rohstoffverarbeitende Wirtschaft unterstützt.

Ein weiterer Fokus ist die bedarfsgerechte Aufbereitungunternehmensrelevanter Rohstoffpotenziale wie Liefer-quellen, Investitionsmöglichkeiten in Explorations-, Berg-bau- und Aufbereitungsprojekte sowie Rohstoffeffizienz.Die DERA betrachtet alle nichterneuerbaren Rohstoffe (Me-talle, Industrieminerale, Baurohstoffe und Energierohstoffe),so dass sie flexibel und vorausschauend auf sich verän-dernde globale als auch regionale Marktsituationen reagie-ren kann. Dabei werden neben den primären Rohstoffenauch die sekundären Rohstoffe und die Rohstoffeffizienz indie Bewertungen zur Rohstoffverfügbarkeit sowie zur Dar-stellung der Rohstoffpotenziale einbezogen. Auf der Basisder Rohstoffinformationen und -analysen berät die DERA

Chem. Unserer Zeit, 2013, 47, 32 – 49 www.chiuz.de © 2013 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 33

Exportanteil (ne�o) [%] Importanteil (ne�o)...

Exportanteil (ne�o) [%] Importanteil (ne�o)

Kalisalz (K2O)Schwefel

592 % 524219 % 349

Steinsalz

Ziegeltone

& d

Gips & Anhydrit119 % 2.104

22 % 7.67316,3 % 8.311

FeldspatNatursteineKies & Sand6,8 % 265.040

2,8 % 262.602356 1,6 %

Bl i (R ffid ) *

KaolinBentonit

Kalk- und Dolomitstein 75.821 3,5 %4.161 8,3 %

611 40 %42 %

Zink (roh) *

Blei (Raffinade)*

Aluminium (primär)*

Kupfer (Raffinade)**Zahlen von 2003;Anteil Eigenproduk�on bei Metallen wird durch

389 42 %1.516 46 %

720 59 %65 %

Graphit

BarytFlussspat

Aluminium (primär)*Recyclingmaterial gedeckt 2.987 65 %324 74 %

312 83 %25

Magnesit

PhosphateGraphit

Speckstein & Talk

25117341440Magnesit

300 % 200 % 100 % 0 % 100 %

Metalle (Erze & Konzentrate)

440

Import- und Exportanteile (ne�o) [%] am Ne�overbrauch [1.000 t] im Jahr 2006300 % 200 % 100 % 0 % 100 %

A B B . 1 I M P O R T U N D E X P O R T VO N RO H S TO F F E N

Die deutsche Wirtschaft ist vor allem bei den metallischen Rohstoffen stark import-abhängig. Durch Recycling kann der Bedarf der Bunt-, Edel- und Leichtmetalle wenigstens teilweise durch eigene Produktion gedeckt werden. Im Sektor der Industrieminerale (Salz, Schwefel, Ton) ist Deutschland aber auch Exportnation.

A B B . 2 L I E F E R L Ä N D E R VO N M I N E R A L I S C H E N RO H S TO F F E N

Mineralische Rohstoffe, ob Metalle, Industrieminerale oder Energierohstoffe, kommen aus aller Welt nach Deutschland. In dieser Grafik sind nur diewichtigsten Lieferländer genannt. PGM = Platingruppenmetalle, SE = Seltene Erden


die deutsche Wirtschaft, u. a. durch das im Aufbau befind-liche Rohstoffinformations- und -frühwarnsystem sowie die DERA-Rohstoffdialoge, in denen aktuelle rohstoffwirt-schaftliche Fragestellungen aufgenommen, mit den betrof-fenen Unternehmen diskutiert und Lösungsoptionen dar-gestellt werden.

Ferner unterstützt die DERA die Rohstoffförderpro-gramme des Bundes mit fachlichem Know How. Darüber hi-naus baut sie Kooperationen mit rohstoffreichen Ländernauf. Ziel ist der Aufbau von Netzwerken auf staatlicher undwirtschaftlicher Ebene zur gemeinsamen Bewertung undDarstellung von Rohstoffpotenzialen und Investitionsmög-lichkeiten.

Kritische RohstoffeDie Bewertung der Sicherheit einer Rohstoffversorgung er-folgt nach Indikatoren, in die wiederum verschiedene Fak-toren eingehen. Mögliche Indikatoren für eine Rohstoff-versorgung sind die Länderkonzentration und das Länder-risiko (Abbildung 3). Die Länderkonzentration bewertet dieMarktanteile der Wettbewerber eines Marktes [1], währenddas Länderrisiko aus den „Worldwide Governance“-Indika-toren berechnet wird [2]. Rohstoffe, die aus wenigen (ho-he Länderkonzentration) und politisch oder wirtschaftlichkritisch bewerteten Ländern (hohes Länderrisiko) stammen,werden hinsichtlich ihrer zukünftigen Verfügbarkeit als un-sicher oder kritisch betrachtet; dies sind unter anderem diebereits erwähnten Seltenen Erden, aber auch Antimon,Wolfram, Niob und Magnesium.

Die Europäische Union [3] hat auf der Basis der Be-wertung des Versorgungrisikos und der wirtschaftlichen Be-

deutung 14 kritische Rohstoffe definiert (Abbildung 4): dieMetalle Beryllium, Magnesium, Niob, Tantal, Wolfram, Ko-balt, Gallium, Germanium, Indium, Antimon und die Grup-pen der Platingruppenelemente (PGE) und Seltenen Erden(SE). Hinzu kommen die Industrieminerale Graphit undFlussspat (Tabellen 1 und 2).

Im Vergleich dazu wird die Versorgung mit vielen an-deren mineralischen Rohstoffen des täglichen Gebrauchsin diesem Diagramm als unkritisch bewertet, z.B. für Kup-fer, Zink, Eisen oder Gold. Im sogenannten „Metallrad“ [4]stellt man fest, dass viele kritische Metalle überwiegend alsBeiprodukte oder Koppelprodukte aus der Gewinnung an-derer Hauptmetalle stammen: z.B. Gallium aus der Alumi-niumgewinnung (Bauxit-Rohstoffe) [5]; Germanium und In-dium aus Zink-Blei-Sulfiderzen; Platingruppenmetalle ausChrom-, Kupfer- und Nickelerzen (Abbildung 5). Für solcheNebenprodukte existiert oft keine eigene Produktionsin-frastruktur wie Mineral- oder Elementabtrennung. Die Me-talle enden daher oft in Abgängen oder Emissionen undsind daraus kaum mehr wirtschaftlich gewinnbar. Nur auskontrolliert deponierten Schlacken oder Schlämmen ist ei-ne spätere Rückgewinnung zumindest zum Teil möglich[6]. Eine Produktionssteigerung von Koppelprodukten kannnur durch eine verstärkte Gewinnung des Hauptproduktsstattfinden. Ist dies nicht gegeben – wie beispielsweise invielen Bleilagerstätten, die als Nebenprodukt Germaniumoder Silber führen – sind auch die Koppelprodukte nichtwirtschaftlich zu gewinnen. Daher bestehen für Koppel-produkte sehr komplexe marktwirtschaftliche, technischeund ökonomische Randbedingungen, die bei einer Markt-analyse zu berücksichtigen sind [6].

Einige der kritischen Rohstoffe wie Gallium, Indium,Germanium, SE-Elemente, PGE und Tantal werden zukünf-tig in hohen Anteilen in Hochtechnologie-Produkten Ver-wendung finden (Tabelle 3). In einer vom BMWi beauf-

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-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

400 1.000 10.000

Gips/Anhyd.

Ag

Ni

Cu

Ni

Cd

FeMn

Kaolin

Magnesit

Zn

Zn

Phosphat Mn

Al Bauxit

Cu Te Kali Glimmer

Zr

Mo Pb

Vermic. Diamanten

Sn

Co Bi FeCr

Pd

Sn

Baryt

Cr

Ti Li

Ta

V Flussspat

Hg Graphit

Bi

Mg

Pt

Nb

W Sb

Seltene Erden

Feldspat Au

Bentonit

Fe

Si Pb

niedrig

mittel

hoch

mittel

mittel hoch

hoch 2.000

Metalle (Erz) Metalle (Raffinade) Industrieminerale

Gew

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200

8)

Herfindahl-Hirschman-Index der Produktion 2008 (Länderkonzentration)

A B B . 3 V E R S O RG U N G S R I S I KO

Das potenzielle Versorgungsrisiko wird für Erze, raffinierte Metalle und Industrie-minerale abgeschätzt. In diesem Diagramm werden die Länderkonzentration unddas Länderrisiko bewertet.

A B B . 4 K R I T I S C H E RO H S TO F F E

Die „Ad-Hoc Working Group on defining critical raw materi-als“ der Europäischen Kommission hat vierzehn mineralischeRohstoffe auf der Basis des Versorgungsrisikos und ihrer wirt-schaftlichen Bedeutung für die EU als kritisch definiert.

Volatilität: Ausmaßder Schwankungenvon Preisen; der Begriff wird imBankwesen auchauf Aktien- und Devisenkurse oder Zinssätze angewendet.



tragten Studie haben das Fraunhofer-Institut für System- undInnovationsforschung und das Institut für Zukunftsstudienund Technologiebewertung den derzeitigen und zukünfti-gen Bedarf von Metallrohstoffen, die für Zukunftstechno-logien benötigt werden, abgeschätzt [7]. Von knapp 100recherchierten Zukunftstechnologien wurden für 32 Tech-nologien Vorausschauen ihrer industriellen Nutzung biszum Jahr 2030 und dem davon ausgehenden Rohstoffbedarferarbeitet. Der Einsatz von 15 Metallen wurde für die fol-genden Bereiche untersucht: (1) Fahrzeugbau, Luft- undRaumfahrt, Verkehrstechnik; (2) Informations- und Kom-munikationstechnik, optische Technologien, Mikrotechni-ken; (3) Energie-, Elektro- und Antriebstechnik; (4) Che-mie-, Prozess-, Fertigungs- und Umwelttechnik, Maschi-nenbau; (5) Medizintechnik; und (6) Werkstofftechnik.

Aus der Analyse der zu erwartenden Rohstoffnachfragein Abhängigkeit des zu erwartenden Wirtschaftswachstums,der Substitutionsmöglichkeiten und des Recyclingpotenzi-als wurde ein Indikator für rohstoffspezifische Einzelaussa-gen entwickelt. Er gibt an, welcher Anteil, in mehreren Fäl-len auch das Wievielfache, der heutigen Weltproduktiondes jeweiligen Rohstoffs für diese Technologien 2030 be-nötigt wird. Der Indikator ist somit ein Maß für den Aus-baubedarf der Minenproduktion oder der Recyclingmög-lichkeiten [7]. Besonders bei Platin und den Elektronikme-tallen Gallium, Indium, Germanium, Neodym und Tantalwurde für das Jahr 2030 ein Indikator errechnet, der zu Be-sorgnis Anlass gibt (Tabelle 3). Ein über 1,0 liegender Indi-


TA B . 1 W I C H T I G E K E N N Z A H L E N D E R VO N D E R E U I D E N T I F I Z I E R T E N K R I T I S C H E N RO H S TO F F E *

Element Symbol Z1 Clarke2 Produktion, Reserven, Hauptproduzenten mit(ppm) in Tonnen in Tonnen prozentualem Anteil

(2011, USGS) (2011, USGS) an der Produktion 2009

Beryllium Be 4 2.1 240 80,000 85 % USA

Magnesium Mg 12 14900 5.900.000 2,5 Mrd t 56 % China

Kobalt Co 27 17.3 98.000 7.500.000 40 % DRC

Gallium Ga 31 17.5 216 564.000 (Reserven- 75 % Chinabasis in Bauxiten, BGR)

Germanium Ge 32 1.4 140 25.000 71 % China(Reservenbasis, BGR)

Niob Nb 41 12 62.900 2.946.000 91 % Brasilien

Indium In 49 0.056 640 15.500 50 % China

Antimon Sb 51 0.4 169.000 1.800.000 90 % China

Tantal Ta 73 0.9 790 161.000 (TIC) Brasilien, DRC, Australien

Wolfram W 74 1.9 72.000 3.100,000 81 % China

Platingruppen- Ru, Rh, Pd, 44–46, 0.005 465 90.700 [27] 58 % Südafrikaelemente (PGE) Os, Ir, Pt 76–78 (Pt, Pd)

Seltene Erd- La, Ce, Pr, 57–71 63 (Ce) 130.000 27.922.000 (BGR) 97 % ChinaElemente (SE) …Lu 27 (Nd)

3.9 (Dy)

Graphit C 6 925.000 77.000.000 70 % China

Flussspat CaF2 6.200.000 240.000.000 58 % China1 Z = Ordnungszahl2 Durchschnittsgehalt der oberen kontinentalen Kruste [26] in parts per million (ppm) = 10–6

*(modifiziert nach [25])

Fe Al Mg

Ti Sn

Ni Cu

Pb

Zn

Cr

Mn

Ag

Au

PGE

Ga Ge

In Cd

Co As

Bi Pd Ni Rh

Ir

Os

Co

Ru

Bi As Pt

Se

Te

Ag Au Pb Mo

Zn

Fe Ca/Si Hg

Sb

Mg

Mn

Fe Cu

Hg Sb

Ti Ca/Si

Ca/Si V Al

Fe Mg

Pb Ca/Si

Al Cu

Co Fe

Ni As Pb Zn

Al

V Sn Mg Mn Cu

Cr Ti

As

V Ga

Li Mn Cu Fe

Zn

Cr Ti

Cl

B Mn Br

Ni

V Nb Cr

Sn Mg Zr

Ta

Ag

In

Au Cu Ag

Pt

Ru Te

Os

Ir

Co

Se

Rh

W

Bi Sb Cu

Zn As

Nb Pb Ta

Mg Fe

Hg

Ca/Si

Cr Sb

As Sulfidische + oxidische Erze Sulfidische

Erze

Oxidische Erze

SE

Nb Ta

SE Ta

SE W Zr

Zr Sn

Li

Ge

Mg

Ta

Ta

Ca

Cs Rb

Si

Fe

Al Sc Y

Y Ti

III

IIIHauptmetall

Nebenprodukte

Eigene Infrastruktur

Limitierte Infrastruktur

Keine Infrastruktur → Abgänge

A B B . 5 DA S M E TA L L R A D

Das Metallrad [4] illustriert den Materialzyklus für mineralische Rohstoffe. Es wurde für diese Darstellung um einige kritische Metalle ergänzt (Niob, Tantal, SE).Der Bergbau konzentriert sich im Wesentlichen auf die im inneren blauen Kreis an-geführten Hauptmetalle. Ring I enthält Nebenelemente mit eigener Produktionsin-frastruktur. Ring II zeigt Nebenelemente mit limitierter oder fehlender Produk -tionsinfrastruktur, die in einzelnen Lagerstätten anfallen können. Die mit derenProduktion verbundene Wertschöpfung ist in vielen Fällen nur subökonomisch.Wichtige Hochtechnologie-Metalle, die in Stufe II gewonnen werden können, sindhervorgehoben. In Ring III sind einige Beiprodukte aufgeführt, die der Wertschöp-fungskette als Residuen und Emissionen verloren gehen.



TA B . 2 V E RW E N D U N G D E R K R I T I S C H E N RO H S TO F F E U N D G R Ü N D E F Ü R D E R E N K R I T I K A L I T Ä T [ 3 ]

Element Nutzung (Beispiele)

Beryllium 99 % der Weltproduktion stammen aus den USA und China ElektronikNiedrige RecyclingrateKaum substituierbar

Magnesium EU importiert 47 % der Weltproduktion Verpackung, LegierungenHauptproduzent ist ChinaHandelshemmnisse aus Südafrika, China und RusslandNiedrige Recyclingrate

Kobalt DR Kongo als Hauptquelle, dort starke Konkurrenz durch Legierungen, Batterien, chinesische Firmen HartmetalleKaum substituierbar

Gallium Hauptproduzent ist China Halbleiter, erneuerbare Geringe Produktion in der EU (Slowakei, Ungarn) Energien, LaserdiodenHandelshemmnisse aus Südafrika, China und RusslandDerzeit kein Recycling aus SchrottSubstitution nur für einige Anwendungen möglich

Germanium Hauptproduzent ist China Telekommunikation, Solar, Bedeutende Erzeugung von Ge-Metall in der EU InfrarotoptikRecyclingrate unter 30 %

Niob Keine Produktion in der EU Stahl, WerkzeugeRecyclingrate 20 %Substitution problematisch (Kosten, Performance)

Indium Hauptproduzent ist China ElektronikLimitiertes Recycling aus ProduktionsabfällenSubstitution nur für einige Anwendungen möglich

Antimon Keine Substitutionsmöglichkeit als Flammschutzmittel Flammschutzmittel, BatterienHauptproduzent ist China, weltweit größte ReservenNiedrige RecyclingrateDrohender weltweiter Know-how-Verlust für Flammschutzmittel

Tantal DR Kongo als wichtige Quelle IT, TelekommunikationSubstitution nur unter Performance-Verlust möglichRecycling limitiert

Wolfram China ist wichtigstes Förderland und hat die größten Reserven Hartmetall, WerkzeugeChina verarbeitet auch Abfälle und SchrotteSubstitutionsmöglichkeiten sind limitiert durch Kosten, Performance, UmweltEU ist ein Weltmarktführer bei vielen W-basierten Produkten, drohender Know-how-Verlust

Platingruppen- Keine Produktion in der EU Automobilindustrie elemente (PGE) Importe aus Südafrika und Russland (Katalysatoren), Elektronik

Recycling ist limitiert und abhängig von Technologien; häufig dissipative VerteilungSubstituierbarkeit untereinander gegeben, vermindert aber nicht das Versorgungsproblem

Seltene Erd-Elemente Keine Produktion in der EU Automobilindustrie, (SE) Importe vor allem aus China; Exportquoten erneuerbare Energien,

SE-Extraktion aus Erzen ist schwierig Magnete, BatterienKein Recycling

Graphit 95 % werden importiert, v.a. aus China Stahl, Gießerei, BrennstoffzelleSehr niedrige Recyclingrate

Flussspat 25 % des EU Verbrauchs stammen aus eigener Produktion Chemie, StahlRest ist aus China; Exportquoten und ExportsteuernRecyclingrate unter 1 %Limitierte Substitutionsmöglichkeiten

Recyclingraten: Anteile von Recyclingmaterial an der Gesamtproduktion



kator würde bedeuten, dass im Jahr 2030 alleine die be-trachteten Zukunftstechnologien mehr von diesen Metal-len verbrauchen, als derzeit weltweit produziert werden.Dies könnte zu ernsthaften Versorgungsengpässen undPreissteigerungen und damit auch erheblichen Belastungenfür die deutsche und europäische Industrie führen. So wirdz.B. das 4-fache (Indikator für 2030: 3,97) der derzeitigenGesamtproduktion von Gallium allein für Hochtechnologie-Produkte wie in der Photovoltaik prognostiziert, währendaktuell lediglich 18 % der Gesamtbergbauproduktion vonGallium (Indikator: 0,18) in diese Bauteile fließen.

Geologische VerfügbarkeitWie viel mineralische Rohstoffe sind eigentlich weltweitvorhanden und wo genau liegen diese Rohstoffe? Die Me-tallreserven sind aus geologischen Gründen in der für denBergbau zugänglichen Erdkruste (etwa in den obersten 1 bis4 Kilometern) recht ungleichmäßig verteilt. Europa hat ver-gleichsweise wenige Metallvorräte, nur beim Eisen (Schwe-den), Kupfer (Polen, Schweden), Nickel (Finnland) sowiebei Blei und Zink (Irland) gibt es bedeutendere Reserven.Die größten Vorräte der Metalle liegen auf anderen Konti-nenten, beispielsweise in Australien (Eisen, Aluminium), inKanada (Nickel), in Afrika oder Südamerika, im infrastruk-turtechnisch kaum entwickelten Sibirien oder in Ländern,die diese Rohstoffe zunehmend für den Eigenbedarf benö-tigen (China, Indien, Brasilien) (Abbildung 6).

Der Begriff der geologischen Reserve ist eine dynami-sche Größe. Sie gibt die sicher nachgewiesenen und zu denheutigen Bedingungen technisch und wirtschaftlich ab-baubaren Mengen eines Rohstoffes an (Abbildung 7). Nach-gewiesene, aber derzeit als unwirtschaftlich und/oder alstechnisch nicht abbaubar eingestufte Anteile werden alsRessourcen bezeichnet; Potenziale sind vermutete gewinn-bare Mengen eines Rohstoffs. Obwohl die Potenziale fürviele Metalle zumeist unbekannt sind, werden sie in der Re-gel als genügend hoch eingeschätzt, so dass aus geologi-schen Gründen keine Engpässe zu befürchten sind. Res-sourcen werden durch zunehmende Explorationstätigkeitund Preissteigerungen zu Reserven, umgekehrt können heu-te bauwürdige Lagerstätten durch Preisverfall wiederum zuRessourcen abgewertet werden. Der Begriff der Reserven-basis bezeichnet die Gesamtheit aller Reserven plus denAnteil der Ressourcen, der nach derzeitigem Wissensstandin näherer Zukunft bereits zu Reserven werden kann.

Vielfach wird der Begriff der geologischen Verfügbarkeit(in der Literatur auch als „Reichweite“ bezeichnet) ver-wendet, um anzugeben, wie lange ein bestimmtes Metallaus geologischen Gründen beispielsweise auf der Basis derReserven, Reservenbasis oder Ressourcen theoretisch nochzur Verfügung steht. Diese Größe bezieht sich auf die der-zeitige Marktsituation (Verbrauch) und den derzeitigenKenntnisstand über die Reserven.

Die geologische Verfügbarkeit ändert sich durchSchwankungen beim Verbrauch und Explorationsaufwand,der wiederum mit dem Rohstoffpreis verknüpft ist. Für ei-

nige Metalle, die gemeinhin als kritisch angesehen werden,liegt sie bei mehreren hundert Jahren (SE, PGE; Abbil-dung 8); in diesen Fällen sind die Vorräte durch einige guterkundete Großlagerstätten gut bekannt. So enthalten diedrei Platinhorizonte („Reefs“) des riesigen magmatischenBushveld Komplexes in Südafrika 75 % der gesamten welt-weiten Platin-Reserven, sowie 52 % der Palladium-, 82 %


TA B . 3 K E N N Z A H L E N W I C H T I G E R K R I T I S C H E R M E TA L L E

I M V E RG L E I C H Z U KU P F E R , S I L B E R U N D Z I N N

Metall Statische Länder- Bedarf für Reserven- konzen- Zukunftstechnologien reichweite tration [7, 15]

Jahre Skalierter Indikator2 Indikator2

(nach Abb. 8, Herfindahl- 2006 2030Tab. 1) Index [1, 7]

Kupfer 43 0,14 0,09 0,24

Silber 22 0,14 0,28 0,83

Zinn 19 0,18 0,57 0,71

Gallium 72301 unbekannt 0,18 3,97

Indium 24 0,59 0,40 3,29

Germanium 1801 unbekannt 0,28 2,20

Neodym 220 0,23 0,23 1,66

Platin 195 0,63 gering 1,35

Tantal 204 0,55 0,40 1,02

Kobalt 77 0,19 0,21 0,43

Palladium 195 0,36 0,09 0,29

Niob 48 0,94 0,01 0,03

Yttrium 61 0,26 0 0,01

Antimon 11 0,34 <0,01 <0,011 bezogen auf eine Reservenbasis von 564.000 t (Gallium) und 25.000 t (Germanium); 2 Indikator des Rohstoffbedarfs für ausgewählte Zukunftstechnologien (Rohstoffbedarf für

Zukunftstechnologien im Jahr 2006 bzw. 2030 geteilt durch die Rohstoffproduktion 2006)

BGR-Datenbank, USGS

SEE

PGM

Kupfer

Chromit

Bauxit

Eisenerz 18%

18%

35%

12%

RSA

Russland

Kasachstan

Australien

Brasilien

Chile 88%

32%

Guinea

19%

9% Jamaika

30%

% R%%%%%%

22%

7%

7%

6%

USA

Polen

Indonesien

China 31%

A B B . 6 R E S E RV E N D E R M E TA L L E R Z E

Die Verteilung der Reserven (nachgewiesen und wahrscheinlich) einiger wichtigerMetallerze. Die Grafik zeigt nur Länder, die über mindestens 50 % der Reserven eines bestimmten Rohstoffes verfügen.


der Rhodium- und 16 % der Nickelreserven [8]. Andere Me-talle wie Indium und Germanium haben geringe Reichwei-ten, weil sie als Koppelprodukte nicht der Fokus von Roh-stoffprospektion und Exploration sind und somit die Da-tenbasis der Reserven sehr schwach ist.

Berechnet man die Reichweiten von Rohstoffen aus his-torischen Produktionsdaten und zur jeweiligen Zeit ver-fügbaren Reservenabschätzungen, stellt man fest, dass sieüber einen langen Zeitraum recht stabil bleiben. Ein klassi-sches Beispiel ist die Einschätzung des „Club of Rome“ ausdem Jahr 1972, dass die Erdölreserven in den 1990er Jah-ren aufgebraucht wären [9]. Seitdem betrug die Reichwei-te des Erdöls immer zwischen 30 und 50 Jahren [10]. Trotzeines signifikanten Anstiegs im Verbrauch und in der Jah-resproduktion haben sich die theoretischen Reichweitenfür Kupfer, Nickel, Kobalt und Indium nicht dramatisch ver-ändert (Abbildung 9). Unter Experten besteht daher Einig-

keit, dass die „Reichweite“ keinen brauchbaren Indikatorfür die Kritikalität der Rohstoffversorgung darstellt, son-dern eher als ein Hinweis zu verstehen ist, inwieweit sichdie Industrie um die Aufsuchung neuer Reserven bemühenmuss.

Der Bergbau in der Gegenwart und Vergangenheit führtzur Auserzung von gut erreichbaren und hochwertigen La-gerstätten, verbunden mit einer zunehmenden Verschlech-terung der Qualität vieler Lagerstätten und einem größerenAufwand ihrer Gewinnung. Dies betrifft abnehmende Erz-gehalte, größere Abbauteufen, komplexere Erzzusammen-setzungen, aber auch zunehmend Bergbau in entlegenerenoder ökologisch sensitiven Gebieten, verbunden mit höhe-ren Kosten, größerem Energiebedarf und schlechteren Um-weltbilanzen. Daher sind die Bemühungen um einen signi-fikanten Anteil der Rückgewinnung aus Schrotten, Altlastenund anderen Recyclingmaterialien ein wichtiger Beitrag zurRohstoffversorgung und künftigen Versorgungssicherheit[6].

IndikatorenDie geologische Verfügbarkeit ist nur ein Parameter, der alsIndikator für Versorgungs- und Lieferrisiken zu betrachtenist. Wir stellen hier beispielhaft ein System vor, in dem sol-che Risiken anhand der Betrachtung von sechs Parameternbewertet werden können (Abbildung 10): 1. Geologische Verfügbarkeit: bewertet werden können

z.B. Reserven, Ressourcen, Reichweite der Vorräte oderExplorationsaufwand der Industrie

2. Technische Verfügbarkeit: z.B. Angebots-/Nachfragesi-tuation, Kapazitätsauslastung von Bergbau und Hütte,Transportinfrastruktur, Lagerbestände, Höhe der Pro-duktionskosten

3. Importabhängigkeit des Rohstoffs und Bedeutung fürdie Wertschöpfungskette

4. Reaktionsvermögen der Nachfrage: Recycling, Substi-tuierbarkeit, Materialeffizienz, eigene Rohstoffproduk-tion, Absicherungsstrategien

5. Marktmacht: Länderkonzentration und Firmenkonzen-tration

6. Geostrategische Risiken: Marktzugang und Länderrisi-ko, Angebotskonzentration, Umwelt und Sozialaspekte

Für jeden Faktor können Grenzwerte (benchmarks) defi-niert werden, die das Risiko auf einer Skala von 1 bis 7 (voninnen nach außen) in „entspannt“, „moderat“ oder „pro-blematisch“ einteilen. Aus den Abschätzungen entsteht in-nerhalb des Hexagons ein Polygon, das die Kritikalität derParameter explizit bewertet. Solche Indikatoren können fürjeden Rohstoff, und beispielsweise für eine Firma oder fürein Land, modellhaft erstellt werden [11].

Seltene Erden: ein kritischer Rohstoff? Alle Welt spricht von den Seltenen Erden (SE), von deneneinige aus geologischer Sicht gar nicht so selten sind [12],denn die SE weisen die größten nachgewiesenen Vorräteund auch die höchste Verfügbarkeit aller Metalle auf (Ab-


Ressourcen / Potenziale:

(unbekannt)

Nicht nachgewiesene, aber

geologisch mögliche, künftig

gewinnbare Mengen

Ressourcen:

Nachgewiesene, aber zur Zeit

technisch und/oder wirtschaftlich

nicht gewinnbare Mengen

Reservenbasis

Reserven:

Zu heutigen Preisen und

mit heutiger Technik wirt-

schaftlich gewinnbare

Mengen

A B B . 7 D E F I N I T I O N E N

Definition von Reserven, Reservenbasis, Ressourcen und Potenzialen.

Seltene Erden ... 215 ... 2500

Mangan 40045

Pla�nmetalle 195 730...

Eisenerz 300 61

Bauxit 340132

Kobalt 20477

Tantal 330 200

G i 180

Kupfer 186 43

Kobalt 20477

Germanium 180

Indium 195 24

Nickel 100 45

Gold 43 19

Zinn 33 20

Blei 43 20

0 100 200 300 400 500 Jahre

Reserven

Ressourcen

A B B . 8 R E I C H W E I T E D E R M E TA L L RO H S TO F F E

Die statische Reichweite für einige Metallrohstoffe bezogen auf die Reserven (dun-kelblau) und Ressourcen (heller blau). Die Werte beziehen sich auf die vom USGS für2011 publizierten Produktions- und Reservenangaben; für SE, Ta, Ge und In wurdenandere Schätzungen verwendet [27].



bildung 8). Was macht sie so interessant? Die SE sind eineGruppe von 15 Metallen mit den Ordnungszahlen 57 (Lan -than) bis 71 (Lutetium), die in vielen Produkten des tägli-chen Gebrauchs benötigt werden. Fallweise werden nochYttrium (39) und Scandium (21) den SE zugerechnet. DieGesamtjahresproduktion beträgt derzeit (2011) 130.000Tonnen SE-Oxide (Abbildung 11). Die SE werden häufig als„grüne Metalle“ bezeichnet, denn etwa 40 % werden für Zu-kunftstechnologien wie Windkraftanlagen, Hybridfahrzeu-ge, E-Bikes, Katalysatoren und Energiesparlampen verwen-det (Abbildung 12).

Die Konzentration der verschiedenen SE in Lagerstättenist heterogen. In den meisten Fällen machen die „leichtenSE“ (jene mit niedrigen Ordnungszahlen: Lanthan, Cer, Pra-seodym und Neodym) über 90 % aus. Die „schweren SE“sind dagegen deutlich seltener: in der größten SE-Lager-stätte, Bayan Obo in China, liegt ihr Anteil nur bei 2,3 %[13]. Es sind aber gerade die schweren SE, die in „grünen“Zukunftstechnologien zum Einsatz kommen werden, wieDysprosium in Permanentmagneten für Windkraftanlagen,Wasserkraftwerke und Hybridmotoren, oder Gadolinium in FCKW-freien Kühlsystemen. Dysprosium macht am Ge-

samtbudget der SE in Lagerstätten oft nur einen kleinen An-teil aus, z.B. 0,1 % in der erwähnten Großlagerstätte BayanObo. Die prozentual reichsten Vorkommen der schwerenSE sind die Ionenadsorptionstone in den südchinesischen


8

12

16

2008: 14,4 Mio. t

Kupfer

o. t

0 8

1,2

1,6

o. t

Nickel2008: 1,5 Mio. t

4

8

80

1960: 4,2 Mio. t

Mio

0,4

0,8

Mio

1960: 0,34 Mio. t

20

40

60

80

1987: 39 Jahre

Jahr

e

20

60

100

140

Jahr

e

1987: 63 Jahre2008: 46 Jahre

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

202008: 36 Jahre

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

2008: 46 Jahre

70

400

600

t

Indium

2007: 563 t

50

70

1.00

0 t Kobalt

2008: 63.783 t

30

0

200

1972: 66,4 t

007: 563 t

10

30

500

1

1960: 14.734 t

008: 63.783 t

0

10

20

Jahr

e

1989: 15 Jahre

2007 19 J h100

300

500

Jahr

e

1988: 125 Jahre 2008: 111 Jahre

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

2007: 19 Jahre

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

988 5 Ja e 2008: 111 Jahre

A B B . 9 S TAT I S C H E R E I C H W E I T E VO N M E TA L L E N

Die statische Reichweite einiger Metalle dargestellt über einen Zeitraum von 40–50 Jahren. Obwohl die Bergbauproduktion aller Metalle im unter-suchten Zeitraum drastisch gestiegen ist (vervierfacht für Kupfer, Nickel, Kobalt; verachtfacht für Indium), haben sich die Reichweiten – dargestelltbezogen auf die Reserven und die Reservenbasis – nicht wesentlich verändert. Blaue Kurven: Bergwerksförderung (Indium: Raffinadeproduktion);violett: statistische Lebensdauer der Reservenbasis; orange: statistische Lebensdauer der Reserven

Technische Verfügbarkeit: Angebot/Nachfrage Kapazitätsauslastung Transport, Lagerbestände Produktionskosten

Geologische Verfügbarkeit: Reichweite der Vorräte Explorationsaktivitäten

Importabhängigkeit und Bedeutung der Rohstoffe für die Wertschöpfungskette

Reaktionsvermögen der Nachfrage: Recycling, Substituierbarkeit, Materialeffizienz, eigene Rohstoffproduktion, Absicherungsstrategien

Marktmacht: Länderkonzentration Firmenkonzentration des Angebots

Geostrategische Risiken: Marktzugang und Länderrisiko Angebotskonzentration Umwelt und Sozialaspekte

A B B . 1 0 V E R SO RG U N G S S I C H E R H E I T

Die Abschätzung der Versorgungssicherheit kann mit Hilfesolcher Hexagramme anschaulich gemacht werden. Jede Achse bewertet einen rohstoffwirtschaftlichen Faktor.


Provinzen Jiangxi, Hunan, Fujian, Guangdong und Guang-xi, die in ihrem SE-Budget bis zu 62 % Yttrium [14] und 7 % Dysprosium enthalten.

Der zukünftige Bedarf der SE wurde am Beispiel desNeodyms abgeschätzt: im Jahr 2030 werden etwa 27.900Tonnen Neodym benötigt, was einer Steigerung der der-zeitigen Jahresproduktion um 166 % (2006: 16,800 t) ent-spricht (vgl. Tabelle 3). Neodym ist unverzichtbarer Be-standteil in hochwirksamen Magneten wie sie in Kernspin-tomographen, Mikromotoren, Computerfestplatten undDauermagnet-Rotoren, z.B. in permanent erregten Gleich-strommaschinen zum Antrieb von Elektro- und Hybridfahr-zeugen, Verwendung finden (Abbildung 12). Neodymsalzeund -oxide werden zudem zum Färben von Emaille, Por-zellan und Glas eingesetzt. Das Element ist weiterhin Be-standteil des industriell weitverbreiteten Neodym-dotiertenYttrium-Aluminium-Granat-Lasers zum Bohren, Schweißenund Schneiden von Metallen [12, 15].

Die beiden wichtigsten Minerale, aus denen Neodymund andere SE kommerziell gewonnen werden, sind dasPhosphat Monazit (Ce,La,Nd,Th)[PO4] und das Fluorcarbo-nat Bastnäsit (Ce,Y,La)(CO3)F. Monazit wird akzessorisch (in


120.000

140.000UdSSR/GUS

Russland, Ukraine, Kasachstan

Kirgisistan

100.000

SEO

[Ton

nen]

g

Australien

USA

Thailand

80.000

erks

förd

erun

g S

Brasilien

Malaysia

Indien

40.000

60.000

Berg

we

China

übrige Welt

20.000

0

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Seifen-Monazit-Ära arÄ ehcsisenihC arÄ ssaP niatnuoMDatenquelle: USGS

A B B . 1 1 E N T W I C K LU N G D E R F Ö R D E R U N G B E I S E LT E N E N E R D E N

Die Bergwerksförderung der Seltenen Erden zeigt die Dominanz von China seit Mitte der 1990er Jahre. Vorher wurden signifi-kante Mengen auch außerhalb Chinas gefördert.

140.000

Andere120.000

Andere

Keramik7% 7%

6%7%

7%6%6%

80.000

100.000Leuchtmittel

Magnete20%

8%5%

21% 21%

5%

60.000

80.000

SEO

[ Magnete

Metallurgie (Legierungen)

20%

16%18% 18%13%

8%4%5%

40.000

(Legierungen)Polituren

Gläser

13%

12%

12%

10%

15%

9%

16%

15%

20.000Gläser

Katalysatoren

12%

20% 19%

10%

20%

9%18%

22%

02000 2006 2008 2010

t]

A B B . 1 2 A N W E N D U N G E N D E R S E

Die Seltenen Erden finden in vielen Technologien Verwendung. Die Grafik zeigt dieEntwicklung in den Anwendungen seit 2000. Überproportionale Zuwachsraten finden sich vor allem im Bereich der Magnete.



geringen Konzentrationen) und als kleine Körner (<1 mm)in vielen Gesteinen, beispielsweise in Graniten und meta-morphen Gesteinen, gefunden. Anreicherungen von Mo-nazit treten vor allem in Seifen [16] auf. Monazit ist radio-aktiv, da er oft zwischen 1 und 27 % ThO2 und bis zu 0,8 %UO2 enthält [12]. Aufgrund der mit dieser Radioaktivitätverbundenen Umweltproblematik wird Monazit seit vielenJahren nicht mehr als wichtiges Wertmineral betrachtet unddaher in fast allen Schwermineralgewinnungsbetriebenweltweit – mit Ausnahme Indiens, Malaysias und Brasiliens– aufgehaldet oder verworfen. Bastnäsit wird vor allem incarbonatreichen und alkalireichen magmatischen Gestei-nen (sogenannten Karbonatiten und Alkaligesteinen) ge-bildet, die sich unter sehr extremen Bedingungen ausSchmelzen des Erdmantels ableiten lassen. Bastnäsit-füh-rende Gesteine sind wesentlich seltener als Monazit-füh-rende, und Seifenvorkommen existieren aufgrund der me-chanischen Eigenschaften und chemischen Reaktivität desMinerals nicht. Bastnäsit wird daher durch Bergbau aus pri-mären Vorkommen gewonnen.

Die SE werden seit 15 Jahren vor allem in China geför-dert – man spricht von einer „chinesischen Ära“, die einevon 1965 bis 1985 andauernde „Mountain Pass-Ära“ ablös-te (Abbildung 11). Bis in die 90er Jahre des vorigen Jahr-hunderts lieferten die USA mit der Lagerstätte MountainPass, Russland (Lovozero) und Australien signifikante Men-gen, aber heute produziert China 97 % der SE. Das hat na-

türlich geostrategische Auswirkungen, vor allem nachdemChina aufgrund eines aufkommenden Umweltbewusstseinsdie Produktion gedrosselt und durch seinen EigenbedarfExportquoten auf SE-Produkte erlassen hat. Der Rest derheutigen Produktion kommt aus den USA, Russland und In-dien (Abbildung 13). China hält auch 66,5 % der Reserven,aber nur 18 % der SE Ressourcen (Abbildung 14). Derzeitherrscht Hochkonjunktur im SE-Bergbausektor, und die ers-ten dieser Vorhaben werden in Kürze in Produktion gehen(Mount Weld/Australien, Wiederaufnahme Mountain Pass/USA) (Abbildung 15). Dies wird zu einer deutlichen Ent-spannung des Marktes für leichte SE beitragen und mittel-fristig die dominante Stellung Chinas brechen. Unter Be-rücksichtigung der bekannten Projekte werden bis zum Jahr2030 durch Bemühungen der Rohstoff-gewinnenden In-dustrie zusätzlich maximal ca. 30.000 t Neodymoxid jähr-lich für den Weltmarkt zur Verfügung stehen. Durch denüberproportional wachsenden Bedarf könnte das Angebotan schweren SE trotzdem noch unzureichend sein [13].

Wie sieht es mit dem Potenzial an SE in Europa aus?Derzeit werden nur aus der Niob-Tantal-Lagerstätte Lovo-zero auf der Kola-Halbinsel im nördlichen Russland SE ge-wonnen. Die Ausbeute liegt bei 1500 bis 1700 Tonnen SE-Carbonat pro Jahr. Mit Norra Kärr in Schweden wurdedurch die kanadische Firma Tasman Metals ein Vorkommenexploriert, das reich an schweren SE ist. Die Vorräte betra-gen 327.000 Tonnen SE-Oxide, die Jahresförderung könnte


Indien 2007/08: 35 t SEO

aus Halden Malaysia 2009: 25 t Monazit Export nach China

Brasilien 2010: 1.043 t Monazit

Russland 2010: 1.495 t SEO

USA 2010: 1.483 t SEO aus Halden

Indonesien, Thailand, Myanmar: vermutlich 3.000 t Monazit

Export nach China

China 2010: 118.900 t SEO

Sri Lanka 2010: 86 t Monazit

A B B . 1 3 H E U T I G E B E RG W E R K S PRO D U K T I O N VO N S E LT E N E N E R D E N

Die Bergwerksproduktion an SE für 2010. China ist mit 97,5 % das bei weitem größte Bergbauland für SE, gefolgt von den USA, Russland und Indien.



Aluva

Mt Weld

Kangankunde

Thor Lake /Nechalacho Kvane�eld

Lemhi Pass / Diamond Creek Bear Lodge

Mountain Pass Iron Hill

Steenkampskraal

Nolans Bore Cummins Range

Hoidas Lake

Verschiedene in Vietnam

Bayan Obo

Verschiedene in China

Lovozero

Buena

Kutessay II

Perak

Dubbo

Morro do Ferro

Amba Dongar

Benjamin River Khotgor

Mushgai Khudag Khalzan Burged

Storkwitz

Wigu Hill

Lofdal

Tantalus

Ghurayyah

Brockman

Sarfartoq

Kizilçaören Vale de Cavalos

Catalão

in Betrieb Projekt für den Abbau von SEO Vorkommen

Kipawa / Zeus

Tomtor (Burannyi)

WIM 150

Rodeo de Los Molles

Olympic Dam QMM

Strange Lake

Mrima Hill

Pea Ridge

Eden Lake

Elio� Lake / Eco Ridge

Douglas River

Nkombwa Hill

Zandkopsdri�

Clay Howells

Ngualla

Pi�nga

Wicheeda

Ma�kahal

Stepogorsk

Yangibana

Verschiedene in Skandinavien

Archie Lake

Elk Creek

Bokan Mountain

Aksu Diamas

Browns Range

Seligdarskoye

Karrat

Misery Lake

Kringlerne Norra Kärr

Salitre

Tapira Araxá

Mabounie

Ashram

Khanneshin

A B B . 1 5 PE R S PE K T I V E D E R PRO D U K T I O N VO N S E LT E N E N E R D E N

Auswahl von aktuellen Bergwerken, Projekten und Vorkommen von SE. Im Mai 2012 waren 429 Projekte in 37 Ländern bekannt, die durch 261 Firmenbearbeitet wurden.

China 66,5

Reserven

USA 2,1

Ressourcen

18,4

Australien 0,3

6,1

Kanada

Resteuropa

Afrika 0,029

Kanada 18,1

14,6

4,2

2,4

10,4

1,3

Restasien 7,3

3,8

Grönland

0,025

Brasilien

Russland 166,1

3,3

A B B . 1 4 R E S E RV E N U N D R E S S O U RC E N D E R S E LT E N E N E R D E N

Die Situation der SE-Reserven und Ressourcen (Werte in Millionen Tonnen SE-Oxide; Stand: Mai 2012). Bei einer Jahresproduktion von 130.000 t SEOwürden die Reserven fast 220 Jahre reichen.



bei 7000 Tonnen SE-Mischkonzentrat liegen. In der Nähevon Leipzig erkundet die Deutsche Rohstoff AG derzeit dasschon aus DDR-Zeiten bekannte, tiefliegende Karbonatit-Vorkommen Storkwitz durch Bohrungen, das nach derzei-tigem Wissen über 38.000 Tonnen SE sowie 8000 TonnenNiob enthält. Bereits außerhalb Europas und recht abgele-gen, dafür aber gigantisch groß, ist das Vorkommen vonKvanefjeld an der Westküste Grönlands mit einer Ressour-ce von 6,55 Millionen Tonnen SE-Oxiden [17].

Germanium: ein typisches KoppelproduktGermanium (Ge) ist ein Halbmetall mit grauweißer, metal-lisch glänzender Farbe und Halbleitereigenschaften. Seinemittlere Krustenhäufigkeit ist sehr niedrig (etwa 1,4 ppm;Tabelle 1). Anreicherungsprozesse zu bauwürdigen Lager-stätten fanden in der Erdgeschichte nur sporadisch statt. Sofindet sich Germanium in polymetallischen (Zink-Blei ±Kupfer) Sulfidlagerstätten, meist substituiert im Gitter vonZink- und Kupfersulfiden, sowie in Kohlen, wo Germaniuman die organische Substanz gebunden ist. Flugaschen ausder Kohleverbrennung enthalten teilweise wirtschaftlich in-teressante Germaniumkonzentrationen.

Auch bei Germanium führt China die Produktionssta-tistik mit 71 % von jährlich etwa 140 Tonnen Raffinade-

produktion an und hat die größten ausgewiesenen Reser-ven (über 3000 Tonnen). 30 Prozent des primären Germa-niums werden derzeit aus Kohlen in China, Sibirien undder Ukraine gewonnen. Allerdings ist nur wenig über dieglobale Reservensituation bekannt und es gibt kaum Pro-spektionsaktivitäten auf Germanium außerhalb Chinas (Ab-bildung 16) [18].


Sulfide

Red Dog

Ruby Creek

Andrew

Lang Bay Sullivan

Pend Oreille

Apex Tres Marias

Sentinel

Gordonsville

Kidd Creek

Sayapullo Potosi

Capillitas

Ireland

Saint-Salvy Barquilla

Bleiberg

Freiberg Lugansk

Kipushi

Tsumeb

Angrensk

Kas-Symskaya

West Darangiri

Tarbagataisk

Wulantuga

Huize

Jinding Fankou

Lincang

Wumuchang Bikinsk Shkotovsk

Novikovsk

Kuroko

Gestundete Minen, Projekte

Kohlen Oxide Halden

Kirki

Bor

Minen in Betrieb

A B B . 1 6 PRO D U K T I O N S S T Ä T T E N VO N G E R M A N I U M

Auswahl von aktuellen Bergwerken, Projekten und Vorkommen von Germanium.

Abb. 17 Der „Big Hill“ von Lubumbashi in Katanga (Demokratische Republik Kon-go). Die Halde mit 15 Millionen Tonnen Inhalt ist eine potenzielle Germaniumquelle.Die Schlacken aus der Kupfer- und Zinkproduktion stammen aus der Verhüttung Ge-reicher Sulfiderze (z.B. der Lagerstätte Kipushi). Sie werden seit über 10 Jahrenzur Gewinnung von Kobalt, Zink und Kupfer in der Fabrik der GTL (Groupement deTerril de Lubumbashi; rechtes Bild) genutzt.


Das Metall könnte allerdings aus vielen, auch Germani-um-armen Sulfid-Lagerstätten als Beiprodukt gewonnen wer-den. In der Vergangenheit wurde Germanium bei der Ver-hüttung von Kupfer-Zink-Erzen in Schlacken angereichert.Mit 15 Millionen Tonnen Schlacken ist der „Big Hill“ von Lu-bumbashi in der Demokratischen Republik Kongo somit eine potenzielle Germaniumquelle: seit fast 10 Jahren wer-den hier bereits Kupfer, Kobalt und Zink extrahiert (Abbil-dung 17). Die Vorräte sind sehr groß; ähnliche Vorkommengibt es zum Beispiel auch in Tsumeb/Namibia.

Germanium wird in einem komplexen mehrstufigenProzess aus Konzentraten und Produktionsabfällen gewon-nen. „End-of-life“-Recycling von Germanium findet derzeitkaum statt. Verschiedene Verbindungen und Qualitäten kön-nen in Endprodukten eingesetzt werden, allerdings ist dieEndstufe (hochreines Einkristall-Germanium) am gefragtes-ten. Der Verbrauch konzentriert sich auf die glasfaseropti-schen Systeme (30 %), Infrarotnachtsichtsysteme (25 %),Katalysatoren für die Kunststoffherstellung (PET, 25 %) undverschiedene Anwendungen in der Elektronikindustrie.Dort wird Germanium in Leuchtdioden und in Solarzellenals Substrat von komplexen Dünnschicht-Verbindungen benötigt (Tabelle 2).

Bis zum Jahr 2030 wird ein hoher Germaniumbedarffür Zukunftstechnologien mit jährlichen Steigerungsratenvon 8,6 % prognostiziert [7]. Dies betrifft vor allem glaser-faseroptische Systeme: im Jahr 2006 wurden 89 MillionenKilometer Glasfaserkabel installiert, die etwa 0,3 GrammGermaniumdioxid pro Kilometer Kabellänge enthalten.Dies ergibt einen Bedarf von fast 30 Tonnen Germaniumoder 28 % der Weltproduktion; bis 2030 soll er auf 220 bis540 Tonnen steigen, entsprechend 700 bis 1700 MillionenKilometern neuverlegten Glasfaserkabeln (Tabelle 3) [7].Dieser Bedarf könnte bei maximaler Auslastung aller Kapa-zitäten und Potenziale möglicherweise gerade noch abge-deckt werden [18].

Die aktuelle Situation der Bergbauproduktion in nur we-nigen Ländern (im Wesentlichen China, USA, Ukraine undRussland) ist nicht befriedigend; es existiert ein erhöhtesLänder- und damit Lieferrisiko. Zudem ist China an den US-amerikanischen Sulfid-Lagerstätten Red Dog und Pend Oreil-le finanziell beteiligt. Aufgrund dieser für den deutschenMarkt nicht zufriedenstellenden Versorgungssituation könn-te langfristig ein deutlicher Preisanstieg für Germanium dro-hen. Trotzdem ist die Versorgung mit Germanium mittel-fristig und langfristig nicht gefährdet, da genügend Reser-ven außerhalb Chinas existieren und Zink als Hauptproduktauch zukünftig in großen Mengen benötigt wird. Damit wer-den auch weiterhin Germanium-führende Vorkonzentratezur Verfügung stehen, aus denen bei Ausbau der Hütten-kapazitäten entsprechend größere Mengen seltener Metal-le produziert werden können.

In Europa wird derzeit kein Germanium aus einheimi-schen Primärerzen erzeugt; allerdings ist die Gewinnung ausProduktionsabfällen bedeutend. In der Vergangenheit warenFrankreich, Österreich und Spanien bedeutende Lieferantenvon Germaniumkonzentrat aus Sulfiderzen. Potenziale gibtes noch in Zink-Blei-Lagerstätten in Carbonatgesteinen, bei-spielsweise in den Ost- und Südalpen, sowie im Kupfer-schiefer Mitteleuropas. Die Gewinnung aus Kohle spielt inEuropa derzeit, mit Ausnahme der Ukraine, keine Rolle.

Tantal: ein möglicher Konfliktrohstoff (geostrategisches Risiko)

Tantal (Ta) ist ein wichtiger Rohstoff für sehr kleine Kon-densatoren mit hohen Kapazitäten, den Elektrolytkonden-


Source: Richard Burt: TIC Bulletin 141, March 2010

Südamerika

71.000 t; 44%

Australien 43.100 t;

27%

Afrika 19.000 t;

12%

Asien

20.450 t; 13%

Nordamerika

7.400 t; 4%

Tantalreserven

Südamerika

106.000 t; 41%

Australien 53.900 t;

21%

China & Südostasien

27.100 t;

10%

Russland 25.650 t;

10%

Zentralafrika 23.400 t; 9%

übriges Afrika

17.500 t; 7%

Europa 1900 t; 0,7%

Ressourcen

Total 161.000 t

Total 260.000 t

4.500 t; 2%

Nordamerika

A B B . 1 8 TA N TA LVO R KO M M E N

Die weltweiten Tantalreserven und -ressourcen [27]

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Tant

al [t

]

sonstige

Simbabwe

Burundi

Nigeria

Kanada

Äthiopien

Australien

Kongo, DR

Ruanda

Mosambik

Brasilien

2009 Quelle: USGS, BGR Datenbank

A B B . 1 9 PRO D U K T I O N VO N TA N TA L

Die weltweite Bergwerksproduktion für Tantal (als Metall, in Tonnen) zeigt einensprunghaften Verbrauch und einen markanten Anstieg Ende der 90er Jahre. Austra-lien und Brasilien lieferten die Hauptmenge der Tantalkonzentrate. Seit 2009 hatsich die Produktion aus Australien und Kanada deutlich verringert, und afrikani-sche Lieferanten gewinnen an Einfluss.



satoren (Elkos), die derzeit etwa 60 % des Tantalverbrauchsausmachen. Elkos kommen in der Fahrzeugelektronik, Lap-top-Computern, Mobiltelefonen und Digitalkameras zumEinsatz. In der Zukunft wird ein Zuwachs tantalbasierterKondensatoren vor allem in der Raumfahrt- und Luftfahrt-industrie prognostiziert. Tantal-Pulver mit nanoskaligen Pri-märteilchen ermöglichen Kondensatoren, deren elektri-sches Speichervermögen zwei- bis dreifach höher ist als dasderzeitig erreichbare.

Ein erbitterter Kampf um Rohstoffpreise führte in jüngs-ter Zeit zu erheblichen Anstrengungen, Tantal in der Kon-densatorenherstellung zu substituieren; dabei sind Niob,Aluminium und keramikbasierte Produkte als potenzielleErsatzstoffe zu nennen. Weitere Verwendung finden Tan-talprodukte als Tantalcarbide in der chemischen und als Su-perlegierungen in der metallurgischen Industrie. Tantal-pentoxid Ta2O5 wird zur Herstellung hochlichtbrechenderGläser und spezieller Kristallmaterialien verwendet. Da dasMetall ungiftig und gegen Körperflüssigkeiten inert ist, wirdes auch für Implantate eingesetzt.

Tantal ist ein duktiles, graphitgraues, glänzendes Über-gangsmetall mit hohem Schmelzpunkt (3017 °C). In derErdkruste ist es ein seltenes Element (<1 ppm) und tritt in wirtschaftlich interessanten Konzentrationen (etwa >0,02 % Ta2O5) in spezialisierten, Selten-Element-Granitenund deren grobkörnigen Restdifferentiaten, den Pegmati-ten, sowie in manchen Alkaligesteinen und Karbonatitenauf. In diesen Gesteinen findet sich Tantal häufig gemein-sam mit Niob, Zinn, Scandium, Uran und Seltenen Erdele-menten. Wichtigste Tantalerzminerale sind die Glieder derColumbit-Tantalitreihe (Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6, gefolgt von Ta-piolit FeTa2O6, Wodginit (Mn,Fe)(Sn,Ti)(Ta,Nb)2O8 und Mi-krolith Ca2Ta2O6(O,OH,F).

Die größten Tantalpotenziale werden in Westaustralien,Brasilien und der DR Kongo vermutet (Abbildung 18). Dieprimäre Bergbauproduktion von etwa 1900 t Ta2O5 wurdebis 2009 zu über 75 % durch Australien (50–60 %), Brasilien(20 %) und Kanada (5 %) gedeckt. Seit einem rapiden undunerwarteten Preisanstieg im Jahr 2000 stellen afrikanischeLänder zunehmend größere Kontingente an tantalhaltigenKonzentraten zur Verfügung (Abbildung 19). Mit Abu Dab-bab und Nuweibi in Ägypten, Upper Fir in British Colum-bia (Kanada), Crevier (Quebec, Kanada) und Kanyika (Ma-lawi) sollen bedeutende Tantal-Niob-Projekte in naher Zu-kunft in Produktion gehen [19]. Weitere fortgeschritteneExplorationsobjekte finden sich in Grönland, Saudi-Arabien,China, Brasilien und Mosambik. In Europa ist das Tantal-potenzial klein; derzeit wird Tantalkonzentrat nur aus demNiob-Erz der Grube Lovozero in Russland erzeugt. Kleine-re Vorkommen von Tantalerzen gibt es jedoch in vielen EU-Ländern, beispielsweise in Portugal, Spanien, und Finnland.

Weder die Reservensituation noch die Verfügbarkeit ge-ben beim Tantal Anlass zur Sorge: hier ist es der hohe An-teil an Importen aus Zentral- und Ostafrika, im speziellender DR Kongo, der in Verbindung mit dem 2010 in Kraft ge-tretenen US-amerikanischen Dodd-Frank Act (Section 1502)

zu einem geostrategischen Risiko führt [20]. Bedingt durchden Rückzug mehrerer wichtiger Bergbauproduzenten inKanada und Australien haben afrikanische Produzenten seit2009 die Hauptmenge der Tantalerze gewonnen (Abbildung19). Ein wesentlicher Teil stammt aus artisanal betriebenenMinen im Kongo, unter anderem auch aus Konfliktgebietenin den Provinzen Süd- und Nord-Kivu im Osten des Landes(Abbildung 20). Dort herrschen bereits seit zwei Jahrzehn-ten Gewalt und Anarchie zwischen verschiedenen bewaff-neten Gruppen, denen der kongolesische Staat bisher nichtwirkungsvoll entgegentreten konnte. Abgebaute Rohstoffeaus der Region werden hier z. T. für die Finanzierung derKonflikte verwendet („Konfliktrohstoffe“).

Trotz der Präsenz der UN (MONUSCO) und verschie-dener staatlicher Maßnahmen bleibt die Region unsicher.Daher etablieren sich in der Region der Großen Seen der-zeit verschiedene wirtschaftliche und politische Maßnah-men zur Rohstoffzertifizierung [21]. Eine wichtige Säuleder regionalen Zertifizierung ist ein wirksamer und unbe-stechlicher Herkunftsnachweis für die Rohstoffe. Sowohldie Zivilgesellschaft, vertreten durch viele international tä-tige Organisationen (NGOs), als auch die Importeure undVerarbeiter von Erzkonzentraten und die Endverbrauchervon raffinierten Metallen verlangen nach mehr Transparenzim afrikanischen Rohstoffsektor. Niemand möchte mehr mit


Artisanaler Berg-bau ist manuell betriebener Klein-bergbau ohne gesi-cherte Standards,Umweltmanage-ment, oder sozialerSicherheit.

Mines FARDC

Centre de Negoce

Mines FDLR

Mines CNDP

Mines Mayi Mayi

Mines FLF

yabibwe)

Mine d'orMine de coltanMine de cassiteriteMine de wolframiteMine de diamantMine de manganese

Mine Pilote

Lac Kivu

Bujumbura

Bukavu

Au Ta -Nb -Sn Sn W

A B B . 2 0 TA N TA L M I N E N I N D E R D R KO N G O

Die Karte der Provinz Süd-Kivu im Osten der DR Kongo zeigt die Lage einer Vielzahlvon artisanal betriebenen Minen auf Gold, Ta, Nb, Sn und W (farbige Kreise). Vieleder Minen wurden zum Zeitpunkt der Aufnahme der Karte von bewaffneten Grup-pen kontrolliert, was durch farbige Quadrate signalisiert wird. Dargestellt sindauch die Lokalitäten der drei von der BGR und der kongolesischen Regierung audi-tierten Pilotminen, sowie der im Aufbau befindlichen Handelszentren für Rohstoffe(„Centres de negoce“).


illegalem Bergbau, Kinderarbeit und Konfliktmineralen inVerbindung gebracht werden.

Die Bundesregierung ist über das Bundesministeriumfür wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung(BMZ) mit den Durchführungsorganisationen der GIZ undder BGR in der Region vertreten. Es werden sowohl natio-nale als auch internationale Maßnahmen zur regionalenRohstoffzertifizierung unterstützt. Die BGR hat beispiels-weise einen analytischen Herkunftsnachweis für Tantal-,Zinn- und Wolframerze entwickelt [22]. Die Methode er-möglicht es, auf der Basis von an „Vaterproben“ bestimm-ten mineralogischen und chemischen Parametern (Spuren-

elementkonzentrationen, Bildungsalter), die Herkunft vongehandelten Erzkonzentraten zu überprüfen. Ziel ist es, il-legal abgebaute oder gehandelte, sowie aus Konfliktregio-nen stammende Minerale vom Markt zu nehmen, den lega-len Akteuren jedoch einen Marktzugang zu ermöglichen.Derzeit wird ein Labor zur Herkunftsbestimmung in der Re-gion aufgebaut. Diese Maßnahme flankiert die Unterstüt-zung eines regionalen Zertifizierungssystems für minerali-sche Rohstoffe in der Region der Großen Seen.

„Unkonventionelle Lagerstätten“Viele kritische Rohstoffe könnten als Nebenelemente zu-künftig aus submarinen Lagerstätten gewonnen werden.Beispielsweise enthalten Manganknollen, die in 3000–5000 m Wassertiefe im Pazifik und Indik vor allem entlangdes Äquators liegen, Elemente wie Co, Ni, Cu, Zn, Ce, Mo,Li u.a. (Abbildung 21, 22). In marinen Massivsulfiden, diesich entlang der aktiven mittelozeanischen Rücken ständigneu bilden, sind nach Schätzungen konservativ 1 Milliardebis (möglicherweise) 530 Milliarden Tonnen Kupfer undZink enthalten, also bis zu 600 mal mehr als in landgebun-denen Massivsulfid-Vorkommen [23].

Die BGR erforscht derzeit im Auftrag der Bundesregie-rung und der internationalen Meeresbodenbehörde ein75.000 km2 großes Lizenzgebiet im zentralen Pazifik mitdem Ziel, Manganknollen in Zukunft wirtschaftlich abbau-en zu können. Außerdem werden Areale im Indischen Oze-an auf das Vorhandensein von Massivsulfiden mit Kupfer,Zink und anderen Metallen untersucht. Die ökologischenAuswirkungen der Rohstoffgewinnung aus marinen Lager-stätten müssen im Vorfeld detailliert untersucht und ent-sprechend minimiert werden.

Auch an Land gibt es „unkonventionelle Lagerstätten“,nämlich solche, die in Gesteinen angereichert sind, in de-nen sie gemeinhin nicht als Wertstoffe angesehen werden.Beispiele sind die oxidierten Platinerze der subtropischenund tropischen Klimazonen, oder Anreicherungen von Ni-ckel, Kobalt, Platin und Palladium in Lateritböden. Für vie-le dieser Anreicherungen müssen neue oder verbesserteAufbereitungstechnologien entwickelt werden, um die Vor-kommen in kommerziell nutzbare Reserven umzuwandeln.Auch heiße (hyrothermale) Lösungen oder Solen könnenHochtechnologie-Metalle enthalten, und sogar aus Meer-wasser könnten Metalle extrahiert werden, sobald ökono-mische Verfahren verfügbar sind.

FazitFür viele Zukunftstechnologien und „grüne“ Technologienwerden seltene Metalle benötigt, die zum überwiegendenTeil aus mineralischen Rohstoffen gewonnen werden. DieGewinnung als Koppelprodukt von häufigeren Rohstoffen(Kupfer, Zink, Aluminium) und komplexe Aufbereitungs-prozesse bedingen Angebotsgrenzen für einige dieser Me-talle. Bis auf die Edelmetalle (PGE) spielt das Recycling vonProdukten, die Hochtechnologie-Metalle enthalten, derzeitnur eine untergeordnete Rolle. Hier besteht ein Nachhol-


Reserved AreasExclusive Economic Zones(indicative only; VLIZ, 2011)

Nauru Ocean Resources IncInteroceanmetalBGR (Germany)Yuzhmorgeologia (Russian Federadion)Tonga Offshore Mining Limited

Contractor AreasCOMRA (China)DORD (Japan)Government of KoreaIFREMER (France)

A B B . 2 1 M A N G A N K N O L L E N VO R KO M M E N I M PA Z I F I K

Der zentrale Pazifik mit den Gebieten der deutschen Manganknollenlizenz (roteKreise), sowie den von China, Russland, Japan, Südkorea, Frankreich und anderenbeanspruchten Gebieten.

1.2 % Cu 1.4 % Ni 0.2 % Co 0.15 % Zn 0.06 % Mo 0.01 % Li 0.02 % Ce

1 Meter

5 mm

Rückstreuelektronenbild einer Manganknolle

A B B . 2 2 M A N G A N K N O L L E N A L S RO H S TO F F Q U E L L E

Die Manganknollen belegen fast 25 % der Fläche des deutschen Lizenzgebietes imOstpazifik. Die Gesamtmenge wird auf 150 Millionen Tonnen geschätzt. Die kom-plex aufgebauten Knollen bestehen zum überwiegenden Teil aus Mangan- und Eisen-Oxyhydroxiden, an die Nebenelemente wie Kupfer, Kobalt, Nickel, Molybdänund Lithium in signifikanten Konzentrationen gebunden sind.



und Forschungsbedarf, beispielsweise beim Aufbau einesRecycling-Programms von SE [24].

Deutschland ist bei der Versorgung mit Primärrohstof-fen auf den Import angewiesen. Viele seltene Metalle wer-den aus geologischen, aber auch politischen, marktwirt-schaftlichen und ökologischen Gründen nur in wenigenLändern gewonnen. Für die hier behandelten Metalle sinddies China (Seltene Erden, Germanium), Brasilien (Tantal)und Zentralafrika (Tantal).

China hat sich durch den Rohstoffreichtum eine be-sondere wirtschaftliche Stellung erarbeitet – unter anderemist es führend bei der Produktion von Antimon, Wolfram,Indium, Flussspat und Magnesit (Tabelle 2). Die Änderungder ökologischen und volkspolitischen Rahmenbedingun-gen führte jedoch zur Einführung von Exportquoten für be-stimmte Rohstoffe, die daher in Zukunft aus anderen Quel-len bezogen werden müssen.

Aus geologischen Gründen sind die Vorräte der seltenenMetalle groß genug, um den steigenden Bedarf der Indus-trie zu decken. Allerdings müssen die Verarbeitungskapazi-täten angepasst werden. Ein Ausweichen der Produktionauf Entwicklungsländer, beispielsweise nach Zentralafrika,ist vor dem Hintergrund der mit dem überwiegend artisa-nalen Bergbau verbundenen sozialen, Umwelt- und Sicher-heitssituation schwierig. Vor allem Konfliktregionen wieder Ostteil des Kongo werden von den Verbrauchern zu-nehmend als kritisch angesehen. Hier werden Systeme zurTransparenz im Rohstoffhandel unter Beteiligung von Poli-tik, Industrie und Zivilgesellschaft entwickelt und durch-gesetzt werden müssen.

Für die kritischen Rohstoffe Seltene Erden, Germaniumund Tantal wurde beispielhaft für den Standort Deutsch-land eine Abschätzung der Risiken versucht (Abbildung 23).Es ist ersichtlich, dass geologische Risiken eine vergleichs-weise geringe Rolle spielen. Vielmehr ist es das Wechsel-

spiel zwischen Marktsituation, Substituierbarkeit, geostra-tegischen Risiken, technischer Verfügbarkeit und Import-abhängigkeit, welches für viele rohstoffimportierende Län-der und Firmen kritisch ist. Die Frage lautet nicht: „Gibt esin Zukunft noch Rohstoffe?“, sondern „wie kann ich eineverlässliche und nachhaltige Rohstoffversorgung errei-chen?“ Dazu geben Politik und Verbände Hilfestellungen;letztlich sind wirksame Absicherungsstrategien aber nurvon den Firmen umsetzbar.

SchlagwörterHochtechnologie-Metalle, Seltene Erden, Germanium, Tan-tal, Reserven, Ressourcen, Verfügbarkeit, Reichweite

ZusammenfassungDie deutsche Industrie ist in hohem Maße von einer sicherenRohstoffversorgung abhängig. Vierzehn mineralische Roh-stoffe werden von der Europäischen Union als kritisch bewer-tet. Obwohl die Rohstoffsicherung primär als Aufgabe der In-dustrie anzusehen ist, geben die Bundesregierung und die EUwesentliche Impulse für eine nachhaltige und zukunftsorien-tierte Rohstoffstrategie. Teil dieser Strategie ist die Gründungder DERA als zentrale deutsche Beratungsstelle für die Wirt-schaft.

Die Reservensituation für die kritischen Rohstoffe ist in denallermeisten Fällen unbedenklich, und es gibt genügend Mög-lichkeiten, Rohstoffe aus bisher nicht genutzten Vorkommenzu gewinnen, zu substituieren oder zu recyceln. Es sind viel-mehr Faktoren wie die technische Verfügbarkeit, geostrate-gische Risiken und Marktmacht, die bei allen diesen Metallenkritisch bewertet werden. Darauf müssen sich Firmen ein-stellen und reagieren. Ein wichtiger Punkt ist die Entwicklungder BRIC-Staaten, allen voran Chinas; zum einen haben dieseLänder durch den Aufbau ihrer Wirtschaften einen sehr hohenRohstoffbedarf, zum anderen entwickeln sie zunehmend Tech-nologien zur Rohstoffveredelung im eigenen Land. Dies ver-ringert – vor allem in einem sehr rohstoffreichen Land mitniedrigem Lohnniveau wie China – die Kapazitäten der fürden Export vorgesehenen Rohstoffe, was sich wiederum in hö-heren Preisen auswirkt. Der Bedarf an Rohstoffen, die nichtaus Ländern mit hohem Eigenbedarf oder Exportquoten kom-men, steigt. Dies führt wiederum dazu, dass die Rohstoffver-sorgung auch auf Länder zugreift, in denen keine gesichertenStandards im Bergbau, Umweltmanagement, oder sozialerSicherheit gelten oder in denen der Rohstoffabbau mit der Fi-nanzierung von Konflikten einhergeht. Zukünftig werdenWeltwirtschaft und Verbraucher für diese artisanal geförder-ten Rohstoffe die Umsetzung von Mindeststandards verlan-gen.

SummaryIt is vital to ensure that the German economy is supplied withthe mineral resources that it needs. In 2010, the Ad-HocWorking Group on defining critical raw materials of the European Commission has identified 14 materials as critical.Although the task of securing the supply of raw materials is


Technische Verfügbarkeit

Geologische Verfügbarkeit

Importabhängigkeit

Reak�onsvermögen der Nachfrage

Marktmacht

Geostrategische Risiken Seltene Erden

Tantal

Germanium

A B B . 2 3 I N D I K ATO R E N M O D E L L E

Hypothetische Indikatorenmodelle für SE, Germanium undTantal, abgeschätzt am Beispiel eines typischen deutschenrohstoffverbrauchenden Betriebes.


with the industry, both the German government and the Eu-ropean Union have defined strategies for future-oriented andsustainable raw materials supply. The establishment of theGerman Mineral Resources Agency (DERA) as a central infor-mation centre for the industry is part of the German Govern-ment’s raw materials strategy.

The reserves of most critical raw materials are consideredlarge enough to meet the demand of years to come. In addi-tion, there are numerous options of substitution, recyclingand of recovering metals from non-used deposits. However,it is a combination of factors such as the geological avail-ability, geostrategic risks and market power that result in anassessment as a critical raw material. These factors have tobe taken into account by the industry to be able to effective-ly react to changing market situations. In this respect, the fu-ture development of the BRIC countries, led by China, is con-sidered most important. Due to the growing industrialization,their raw materials consumption increases; furthermore,technologies using critical raw materials for domestic pro-duction are being developed. In such resource-rich countries,export capacities of certain critical materials are being re-duced and thus import prices tend to increase. Pressure onraw material producers outside of these countries is growing.Consequently, raw materials are increasingly sourced fromregions that do not meet criteria of sustainable mining prac-tice, environmental management and social security, as seenfor example in many artisanal mining operations. Further-more, in some countries mining is related to violent conflicts.In the future, both consumers and industry will increasinglyask for the implementation of minimum standards in arti-sanal mining and of transparency in mineral supply chains.

DanksagungDie Autoren danken den Kollegen der BGR (U. Schwarz-Schampera,H. Elsner, T. Kuhn) und der DERA (M. Liedtke, P. Buchholz) für dieZuarbeiten, und Christian Hagelüken (Umicore) für den Review mithilfreichen Kommentaren und Ergänzungen.

Literatur und Anmerkungen[1] Die Länderkonzentration wird durch den Herfindahl-Hirschman-

Index (HHI) ausgedrückt. Er bezeichnet die Summe aller quadrier-ten Marktanteile der Wettbewerber eines Marktes.

[2] Die „Worldwide Governance“-Indikatoren sind: (1) Control ofCorruption, (2) Voice and Accountability, (3) Political Stability andAbsence of Violence, (4) Government Effectiveness, (5) RegulatoryQuality, (6) Rule of Law.

[3] Critical raw materials for the EU: report of the Ad-Hoc WorkingGroup on defining critical raw materials. European Commission,Juni 2010.

[4] a) M. A. Reuter, U. M. J. Boin, A. van Schaik, E. V. Verhoef, K.Heiskanen, Y. Yang, G. Georgalli, The Metrics of Material and MetalEcology, Harmonizing the Resource, Technology and EnvironmentalCycles, Elsevier, Amsterdam, 2005. b) E. V. Verhoef, G. P. J. Dijkema,M. A. Reuter, Process knowledge, system dynamics and metalecology. Journal of Industrial Ecology 2004, 8, 1-2, 23–43.

[5] M. Liedtke, Verfügbarkeit von Metallrohstoffen für die Dünnschicht-Photovoltaik, VIP-Journal 2012, 24, 2–6.

[6] a) C. Hagelüken, C.E.M. Meskers, Complex Life Cycles of Preciousand Special Metals, Strüngmann Forum Report, Linkages of Sustaina-bility, editiert von T.E. Graedel und E. van der Voet, 2010, 163–197,

MIT Press; b) C. Hagelüken, Secondary Raw Material Sources forPrecious and Special Metals, Non-Renewable Resource Issues: Geo -scientific and Societal Challenges, International Year of Planet Earth,editiert von R. Sinding-Larsen und F.-W. Wellmer, 2012, 195–212.

[7] G. Angerer, F. Marscheider-Weidemann, A. Lüllmann, L. Erdmann,M. Scharp, V. Handke, M. Marwede, Rohstoffe für Zukunftstechnolo-gien. Studie des Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsfor-schung ISI und des Instituts für Zukunftsstudien und Technologie-bewertung IZT GmbH im Auftrag des Bundesministeriums fürWirtschaft und Technologie, Karlsruhe, Berlin, 2009, 383.

[8] A.J. Naldrett, Magmatic Sulfide Deposits: Geology, Geochemistry andExploration 2004, Springer.

[9] a) D.H. Meadows, D.L. Meadows, J. Randers, W.W. Behrens, The Limits to Growth. Universe Books, 1972, b) Die Grenzen desWachstums. Bericht des Club of Rome zur Lage der Menschheit. Aus dem Amerikanischen von Hans-Dieter Heck. Deutsche Verlags-Anstalt, Stuttgart 1972.

[10] J.P. Gerling, F.-W. Wellmer, Wie lange gibt es noch Erdöl undErdgas? Chem. Unserer Zeit 2005, 39, 236–245.

[11] D. Rosenau-Tornow, P. Buchholz, A. Riemann, M. Wagner, Assessingthe long-term supply risks for raw materials – a combined evaluati-on of past and future trends, Resources Policy 2009, 34, 161–175.

[12] Das Selten-Erd-Element Cer ist mit 65 ppm in der oberen kontinen-talen Erdkruste beispielsweise viel häufiger als Kupfer mit 25 ppm.Die Häufigkeiten einiger der für die Zukunftstechnologien benötig-ten Elemente sind jedoch wesentlich niedriger. Vgl. a) A.R.Chakhmourdian, F. Wall, Rare Earth Elements: Minerals, Mines,Magnets (and More), Elements 2012, 8, 333-340; b) OakdeneHollins, Lanthanide Resources and Alternatives, 2010, 66 S., OakdeneHollins Research and Consulting (http://www.oakdenehollins.co.uk).

[13] H. Elsner, Kritische Versorgungslage mit schweren Seltenen Erden –Entwicklung „grüner Technologien“ gefährdet? Commodity TopNews 2011, 36, 8 S., BGR Hannover (http://www.bgr.bund.de).

[14] Yttrium wird trotz seiner niedrigen Ordnungszahl von 39 zu denschweren SEE gezählt, weil es geochemisch dem Holmium (Ordnungszahl 67) ähnelt.

[15] H. Elsner, F. Melcher, U. Schwarz-Schampera, P. Buchholz, Elektro-nikmetalle – zukünftig steigender Bedarf bei unzureichenderVersorgungslage? Commodity Top News 2010, 33, 13 S., BGRHannover (http://www.bgr.bund.de).

[16] Anreicherung von Mineralen hoher Dichte – Schwermineralen –durch exogene Prozesse aus Ausgangsgesteinen mit geringenKonzentrationen dieser Minerale, beispielsweise in Flüssen (alluvialeSeife), an Stränden (Strandseife) oder im verwitterten Gesteinunmittelbar oberhalb der Lagerstätte (eluviale Seife).

[17] M. Liedtke, H. Elsner, Seltene Erden, Commodity Top News 2009, 31,6 S., BGR Hannover (http://www.bgr.bund.de).

[18] F. Melcher, P. Buchholz, Germanium, in A.G. Gunn, Critical MetalsHandbook 2013, Wiley-Blackwell.

[19] Tantalum, Mining Journal Supplement 2010,www.miningjournal.com.

[20] a) Der Dodd-Frank Act schreibt in Section 1502 vor, dass in den USAbörsennotierte Firmen offenlegen müssen, wie sie verhindern, dasskeine Rohstoffe aus Konfliktregionen in den Produkten eingesetztwerden; b) D. Huy, M. Liedtke, F. Melcher, T. Graupner, T., Rohstoff-Zertifizierung und Sorgfaltspflichten von Unternehmen in denLieferketten von Konfliktmineralen, Commodity Top News 2011, 37,5 S., BGR Hannover (http://www.bgr.bund.de).

[21] Die Internationale Konferenz der Großen Seen-Region (englisch:ICGLR; französisch: CRGL) wurde 2000 von den Vereinten Nationengegründet, um Frieden und Sicherheit in der Region der zentralafri-kanischen Seen zu stärken. Der Konferenz mit Sitz des Sekretariatsin Bujumbura (Burundi) gehören seit 2011 zwölf Staaten an (DRKongo, Republik Kongo, Zentralafrikanische Republik, Süd-Sudan,Sudan, Kenia, Tansania, Uganda, Ruanda, Burundi, Sambia, Angola).

[22] a) H.-E. Gäbler, F. Melcher, T. Graupner, A. Bahr, M. Sitnikova, F. Henjes-Kunst, T. Oberthür, H. Brätz, A. Gerdes, Speeding up the




analytical workflow for coltan fingerprinting by an integratedmineral liberation analysis/LA-ICP-MS approach, Geostandards andGeoanalytical Research 2011, 35, 431–448. b) F. Melcher, M.A.Sitnikova, T. Graupner, N. Martin, T. Oberthür, F. Henjes-Kunst, H.-E. Gäbler, A. Gerdes, H. Brätz, D.W. Davis, S. Dewaele, Finger-printing of conflict minerals: columbite-tantalite („coltan“) ores.SGA News 2008, 22, 1–14. c) http://www.bgr.bund.de.

[23] M. Hannington, Mineralium Deposita 2011, 46, 659–663; M.L. Cathles, Mineralium Deposita 2011, 46, 665–669.

[24] a) Öko-Institut, Hintergrundpapier Seltene Erden 2011(http://www.oeko.de); b) D. Schüler, M. Buchert, R. Liu, S. Dittrich,C. März, Study on Rare Earths and their Recycling, Final Report forthe Greens/EFA Group in the European Parliament 2011, Öko-Institut,162 S.

[25] M. Nestour, 2010. Material risk: Access to technology minerals.Mining & Metals, September 2010.

[26] R.L. Rudnick, S. Gao, Composition of the continental crust, inTreatise on Geochemistry, (Hrsg.: H.D. Holland, K.K. Turekian) Vol. 3,Elsevier, Amsterdam, 2004, 1–64.

[27] a) Berechnung der Reichweiten von Mangan, Bauxit, Eisenerz,Kobalt, Kupfer, Nickel, Gold, Blei und Zinn auf der Basis der Produk-tions- und Reservendaten (2011) des USGS, Mineral CommoditySummaries, http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/; b) fürSEE: BGR Datenbank; c) für PGE: G.M. Mudd, Ore Geology Reviews2012, doi:10.1016/j.oregeorev.2012.02.005; c) für Tantal: R. Burt,TIC Bulletin 2010, 141; d) für Germanium: siehe [18]; e) für Indium:U. Schwarz-Schampera, Indium, in: G.A. Gunn, Critical MetalsHandbook 2013, Wiley-Blackwell.

Die AutorenDr. Frank Melcher ist an der Bundesanstalt fürGeowissenschaften und Rohstoffe in Hannover tätig.Er studierte Geologie, Mineralogie und Petrologie anden Universitäten Mainz, Innsbruck und Leoben(Österreich), und war sechs Jahre in Forschung undLehre an der Montanuniversität Leoben tätig. An derBGR betreut er seit 2000 das Labor für Elektronen-strahlmikroanalyse und ist federführend beiProjekten zum analytischen Herkunftsnachweis vonmineralischen Rohstoffen. An der UniversitätHannover ist er als Dozent in die rohstoffkundlicheAusbildung eingebunden. Seine wissenschaftlichenInteressen liegen im Bereich der Lagerstätten vonHochtechnologie-Metallen und der ortsauflösendenmineralogischen und geochemischen Analytik.

Dr. Hildegard Wilken leitet als wissenschaftlicheDirektorin in der BGR den Fachbereich „Geologie dermineralischen Rohstoffe“. In dieser Funktion hat sieauch die Deutsche Rohstoffagentur in der BGRmaßgeblich mitentwickelt. Sie hat Chemie an derUniversität Münster studiert. Nach verschiedenenTätigkeiten in den Bereichen Consulting (Grundwas-ser- und Umweltmonitoring) und Forschungskoordi-nation (Geotechnologien; Umweltgeologie) ist sieseit 2001 in der BGR in den Bereichen Entwicklungs-zusammenarbeit im Geosektor sowie Wirtschafts-geologie der mineralischen Rohstoffe tätig.


Korrespondenz -adresse: Dr. Frank MelcherBundesanstalt fürGeowissenschaftenund Rohstoffe (BGR)Stilleweg 230655 Hannover, GermanyE-Mail:[email protected]


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