WEBVTT 00:06.170 --> 00:13.210 Campus Report Der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für 00:13.210 --> 00:18.210 Technologie Opening The Black Box of Science 00:25.510 --> 00:34.750 Mit Stefan Fuchs Ohne seltene Erden kein Umstieg auf erneuerbare 00:34.750 --> 00:35.770 Energiequellen. 00:35.770 --> 00:39.790 Seltene Erden stecken in den Hochleistungsmagneten moderner 00:39.790 --> 00:40.970 Windkraftanlagen. 00:41.350 --> 00:45.250 Man braucht sie für Batteriespeicher aller Art, für Brennstoffzellen, 00:45.530 --> 00:48.750 LEDs und effiziente Elektromotoren. 00:49.270 --> 00:53.730 In einem Hybridfahrzeug sind bis zu 12 Kilo verbaut, in einer 00:53.730 --> 00:56.030 Windturbine gleich mehrere Tonnen. 00:56.650 --> 01:01.070 Dabei sind die Metalle, die als seltene Erden bezeichnet werden, gar 01:01.070 --> 01:01.990 nicht so selten. 01:02.330 --> 01:05.070 Es gibt eine Vielzahl bekannter Lagerstätten. 01:05.070 --> 01:11.030 Das Problem, seltene Erden sind 17 unterschiedliche Metalle, die immer 01:11.030 --> 01:12.430 in einer Mischung vorkommen. 01:12.950 --> 01:17.210 Das macht ihre Gewinnung aufwendig, teuer und oft ökologisch 01:17.210 --> 01:18.130 problematisch. 01:18.770 --> 01:22.070 De facto besitzt China heute ein globales Monopol. 01:22.510 --> 01:27.590 70 Prozent des Abbaus und 90 Prozent der Weiterverarbeitung finden in 01:27.590 --> 01:28.950 der Volksrepublik statt. 01:28.950 --> 01:34.650 Das ist dazu gekommen, weil China eine große Lagerstätte hat, Bayern 01:34.650 --> 01:38.570 -Oboe wird die genannt, die eigentlich ursprünglich eine 01:38.570 --> 01:39.770 Eisenerzlagerstätte war. 01:40.370 --> 01:43.750 Das heißt, China konnte hier die seltenen Erdenelemente als 01:43.750 --> 01:48.050 Nebenprodukt mitgewinnen und war dadurch ökonomisch so ein bisschen 01:48.050 --> 01:53.250 unabhängiger und konnte hier mit dem Preis spielen und eben die 01:53.250 --> 01:58.270 vorherige Dominanz der USA über ihre Lagerstätte in Mountain Pass 01:58.270 --> 02:02.870 brechen und hier eigene Methoden entwickeln, um den Abbau und die 02:02.870 --> 02:07.590 Aufbereitung zu dirigieren und hier eben die unterschiedlichen 02:07.590 --> 02:11.870 Elemente wirklich sauber voneinander zu trennen entsprechend der 02:11.870 --> 02:12.330 Nachfrage. 02:12.790 --> 02:16.870 Jochen Kolb ist Professor für Geochemie und Lagerstättenkunde am 02:16.870 --> 02:19.170 Karlsruher Institut für Technologie. 02:19.170 --> 02:23.670 Er ist verantwortlich für das Thema Georesourcen im Rahmen der 02:23.670 --> 02:26.170 Thinktanks Industrielle Ressourcenstrategien. 02:27.470 --> 02:31.550 Seit Anfang der 2000er Jahre lässt sich die Strategie Chinas zum 02:31.550 --> 02:34.390 Aufbau eines seltenen Erdenmonopols beobachten. 02:35.450 --> 02:39.170 Nach Einsicht des Experten wurde sie begünstigt durch eine 02:39.170 --> 02:43.470 Vernachlässigung des Bergbaus in Europa ganz allgemein und in 02:43.470 --> 02:44.970 Deutschland im Besonderen. 02:44.970 --> 02:48.670 Moderne Exploration findet hier relativ wenig statt. 02:49.030 --> 02:50.910 In Deutschland im Westen vor allen Dingen. 02:51.210 --> 02:55.270 Nur noch sporadisch an einzelnen Stellen seit Ende des Zweiten 02:55.270 --> 02:56.070 Weltkriegs. 02:56.310 --> 02:59.650 Im Osten in Deutschland seit der Wiedervereinigung quasi nicht mehr. 02:59.730 --> 03:02.650 Das ist vielleicht auch ein Grund, weswegen ganz viele Projekte, die 03:02.650 --> 03:07.770 jetzt um Rohstoffe sind, Lithium, Kupfer, die sind in Sachsen und in 03:07.770 --> 03:08.110 Thüringen. 03:08.270 --> 03:12.450 Die sind in den Gebieten, in denen bis 1990 noch wirklich gesucht 03:12.450 --> 03:12.910 wurde. 03:12.910 --> 03:16.730 Hier wissen wir teilweise nicht, was 200 Meter unter unseren Füßen 03:16.730 --> 03:17.070 ist. 03:17.430 --> 03:21.050 Für Professor Kolb wurde wegen dieser Betrachtung des Bergbaus als 03:21.050 --> 03:25.050 Industrie der Vergangenheit hierzulande nicht nur die Exploration 03:25.050 --> 03:27.210 möglicher Lagerstätten eingestellt. 03:27.570 --> 03:30.330 Auch das bergmännische Wissen ist abgewandert. 03:30.510 --> 03:33.690 Das Know-how ist auf ganz wenige Firmen beschränkt. 03:33.790 --> 03:37.390 Es gibt noch die deutsche Montantechnologie, so ein Überbleibsel der 03:37.390 --> 03:38.170 Ruhrkohle AG. 03:38.170 --> 03:40.710 Das ist wahrscheinlich eher so ein bisschen in die Kohle. 03:40.790 --> 03:45.250 Dann gibt es als große Unternehmen Heidelberg Materials, die aber auch 03:45.250 --> 03:49.410 eher dann Natursteine oder Gips und Kalkstein abbauen für ihre 03:49.410 --> 03:50.170 Zementindustrie. 03:50.830 --> 03:56.310 Es gibt die Salzindustrie, Kali & Salz, K&S, die da Expertise haben. 03:56.690 --> 03:59.150 Aber auf dem Metallsektor haben wir keine Expertise mehr. 03:59.690 --> 04:04.950 Industriell im Westen seit Mitte der 80er Jahre, wo Metallgesellschaft 04:04.950 --> 04:08.430 und Preussak aufgehört haben zu existieren, beziehungsweise in 04:08.430 --> 04:10.810 entsprechenden Feldern zu arbeiten. 04:11.170 --> 04:17.090 Es gibt europäische Unternehmen, das sind zwei in Schweden, die LKAB 04:17.090 --> 04:24.070 und Boliden, die auch auf internationalem Niveau agieren, und die KGHM 04:24.070 --> 04:24.750 in Polen. 04:25.150 --> 04:30.770 Das heißt, unsere Expertise ist an den Hochschulen geblieben und da 04:30.770 --> 04:32.690 auch nur noch rudimentär vertreten. 04:33.010 --> 04:36.710 In Deutschland gibt es noch vier weitere Lagerstättenkundler an 04:36.710 --> 04:37.430 Universitäten. 04:37.750 --> 04:42.450 Hinzu kommt das durchaus anspruchsvolle Know-how, der Gewinnung der 17 04:42.450 --> 04:46.590 seltenen Erdenmetalle aus ihrem jeweiligen Würzgestein. 04:46.770 --> 04:50.510 Es gibt gerade bei den seltenen Erdenelementen zwei wichtige 04:50.510 --> 04:51.370 Herausforderungen. 04:51.510 --> 04:55.310 Die eine Herausforderung ist, dass die seltenen Erdenelemente häufig 04:55.310 --> 05:00.510 mit entweder Uran oder Thorium zusammen vorkommen, was dann andere 05:00.510 --> 05:03.210 Herausforderungen in der Aufbereitung, in der Weiterverarbeitung der 05:03.210 --> 05:04.450 Erze verursacht. 05:05.470 --> 05:10.770 Und das andere ist, dass nicht alle Minerale, die seltene 05:10.770 --> 05:15.850 Erdenelemente zu hohen Gehalten einbauen, auch tatsächlich technisch 05:15.850 --> 05:16.970 aufbereitbar sind. 05:17.450 --> 05:20.930 Es gibt noch nicht auf industriellem Maßstab Aufbereitungsmethoden, um 05:20.930 --> 05:23.810 die seltenen Erden wirklich aus allen Mineralen herauszuholen. 05:23.810 --> 05:27.870 Das ist aufwendig und da sind eben diese aufwendigen Schritte, haben 05:27.870 --> 05:31.230 sich die Chinesen für bestimmte Minerale zurechtgelegt und da die 05:31.230 --> 05:34.990 Prozesse entwickelt und eben auch die Patente gemeldet, sodass man da 05:34.990 --> 05:37.470 auch patentrechtlich häufig gebunden ist. 05:37.590 --> 05:41.510 Auch die ökologischen Folgen des Abbaus seltener Erden, wie er in 05:41.510 --> 05:45.470 China betrieben wird, haben dazu geführt, dass man in Europa keine 05:45.470 --> 05:47.710 eigenen Lagerstätten erschlossen hat. 05:48.190 --> 05:52.930 Man braucht viel Wasser und jede Menge Chemikalien, Schwefelsäure, 05:52.930 --> 05:56.090 Salpetersäure, Salzsäure, Ammoniak, Natronlauge. 05:57.010 --> 06:01.750 Hinzu kommt je nach Wirtsgestein der Anfall von radioaktivem Thorium 06:01.750 --> 06:03.970 und Uran als Nebenprodukt. 06:04.410 --> 06:08.670 Die chinesische Bayernobomine zählt zu den am stärksten verschmutzten 06:08.670 --> 06:09.650 Orten der Welt. 06:09.890 --> 06:14.590 Es gibt unterschiedliche Wirtsgesteine und je nach Wirtsgestein hat 06:14.590 --> 06:17.390 man halt unterschiedliche Minerale, in denen die seltenen Erden 06:17.390 --> 06:19.090 -Elemente angereichert sind. 06:19.090 --> 06:21.570 Man muss sich das so vorstellen, dass im klassischen Bergbau man eben 06:21.570 --> 06:25.570 dieses Gestein gewinnt, bricht, aufmalt und dann braucht man erstmal 06:25.570 --> 06:26.830 eine physikalische Trennung. 06:27.030 --> 06:29.510 Diese physikalische Trennung erfolgt über die Minerale, über 06:29.510 --> 06:31.070 verschiedene Eigenschaften der Minerale. 06:31.530 --> 06:35.250 Hätten sie eine höhere Dichte, andere sind vielleicht magnetisch. 06:35.890 --> 06:39.910 Und über diese Eigenschaften werden erstmal die Minerale getrennt und 06:39.910 --> 06:42.990 dann wird ein sogenanntes Konzentrat hergestellt, das dann erst 06:42.990 --> 06:46.670 chemisch weiterverarbeitet wird und eben dann die Trennung der 06:46.670 --> 06:47.890 einzelnen Metalle erfolgt. 06:47.890 --> 06:52.150 Und dann kommt man nicht umhin, bei bestimmten Mineralen eben Uran und 06:52.150 --> 06:55.570 Thorium mitzuproduzieren, weil das einfach in der chemischen Formel in 06:55.570 --> 06:56.890 diesem Mineral mit drin ist. 06:57.350 --> 07:00.090 Das heißt, wenn man das chemisch angreift, wird das automatisch 07:00.090 --> 07:02.890 freigesetzt und dann muss man es mitproduzieren. 07:03.270 --> 07:07.270 Deswegen hat China jetzt zum Beispiel einige Thorium-Reaktoren gebaut, 07:07.430 --> 07:09.890 um halt eben irgendwas mit diesem Thorium machen zu können. 07:10.910 --> 07:13.650 Das fällt einfach mit an bei bestimmten Mineralen. 07:13.710 --> 07:17.310 Es gibt seltene Erdenvorkommen, bei denen man das Problem nicht hat. 07:17.310 --> 07:20.810 Da sind hier seltene Erden-Elemente in Mineralen, die eben kein Uran 07:20.810 --> 07:21.570 und Thorium haben. 07:21.790 --> 07:25.550 Das kann man ganz klar trennen, das kann man als Geologe sehr schnell 07:25.550 --> 07:27.730 herausfinden und definieren. 07:28.250 --> 07:31.830 Das könnte man zum Beispiel nutzen, um da schon mal eine erste 07:31.830 --> 07:33.390 Priorisierung zu legen. 07:33.610 --> 07:37.330 Bei einigen der bekannten Lagerstätten in Grönland beispielsweise 07:37.330 --> 07:40.390 würde kein radioaktiver Abraum entstehen. 07:41.110 --> 07:42.130 Da ist es unterschiedlich. 07:42.270 --> 07:46.090 Also da gibt es welche, die haben Uran mit drin und es gibt welche, 07:46.230 --> 07:48.230 die haben kein Uran mit dabei. 07:48.370 --> 07:52.930 Da gibt es allerdings auch welche mit Mineralen, das ist der Eudialit, 07:53.290 --> 07:58.050 für die es noch keine Aufbereitung auf industriellem Maßstab gibt. 07:58.430 --> 08:00.950 Das heißt, da müsste man erst mal noch die Technologie entwickeln, um 08:00.950 --> 08:03.850 da die seltenen Erden-Elemente wirklich herauskommen zu können. 08:04.070 --> 08:07.970 Professor Kolb ist grundsätzlich überzeugt, dass die Umweltproblematik 08:07.970 --> 08:12.210 des Abbaus der seltenen Erden in Europa handelbar wäre. 08:12.210 --> 08:17.130 Es also keinen stichhaltigen Grund gibt, das ökologische Problem in 08:17.130 --> 08:19.570 andere Weltregionen zu verlagern. 08:19.750 --> 08:23.290 Ich sehe nicht nur mit China, sondern Bergbau in allen möglichen 08:23.290 --> 08:28.090 dritten Weltländern, dass wir vermutlich in Europa bessere Regularien, 08:28.210 --> 08:31.970 besser ausgebildetes Personal haben, um solche Stoffe richtig 08:31.970 --> 08:32.970 handhaben zu können. 08:33.110 --> 08:35.750 Unsere chemische Industrie arbeitet auch täglich mit diesen Stoffen 08:35.750 --> 08:37.390 und es gibt keine großen Umweltkatastrophen. 08:37.390 --> 08:42.090 Wir können in Europa mit diesen Materialien und Chemikalien in einer 08:42.090 --> 08:43.550 verträglichen Art und Weise hantieren. 08:44.670 --> 08:48.010 Das ist alles eine Frage der Organisation und des Willens und der 08:48.010 --> 08:50.730 Investitionen und des technischen Know-hows drumherum. 08:50.790 --> 08:54.230 Worüber wir uns im Klaren sein müssen, ist, dass Bergbau, dass 08:54.230 --> 08:57.390 Rohstoffabbau immer ein Eingriff in die Natur ist. 08:57.510 --> 08:58.990 Es geht ja gar nicht anders. 08:59.290 --> 09:02.890 Wir entnehmen der Natur einen Stoff, den wir weiterverarbeiten. 09:03.290 --> 09:06.670 Es geht dann darum, diesen Fußabdruck möglichst klein zu halten und 09:06.670 --> 09:09.330 ich würde behaupten, dass wir das in Europa besser können als in 09:09.330 --> 09:11.390 vielen anderen Ländern dieser Welt. 09:11.630 --> 09:14.570 Auch weil unsere Staaten stark genug sind, weil es Kontrollsysteme 09:14.570 --> 09:17.210 gibt, weil es Gerichte gibt, die kontrollieren. 09:17.290 --> 09:19.130 Es gibt NGOs, die mit kontrollieren. 09:19.690 --> 09:23.470 Also hier ist einfach ein System entwickelt, das dafür sorgt, dass wir 09:23.470 --> 09:25.150 hier das besser machen können. 09:25.230 --> 09:29.370 Für den KIT-Experten ist der Zug in Europa auf absehbare Zeit 09:29.370 --> 09:30.230 abgefahren. 09:30.230 --> 09:34.870 Man braucht etwa 17 Jahre von der Erschließung einer neuen Lagerstätte 09:34.870 --> 09:37.190 bis zur laufenden Produktion. 09:37.450 --> 09:41.910 Die Exploration wurde eingestellt, Forschung zu umweltschonenden 09:41.910 --> 09:44.330 Technologien gibt es praktisch nicht. 09:44.770 --> 09:48.650 Und auch eine Erschließung der Vorkommen in den Manganknollen der 09:48.650 --> 09:52.170 Tiefsee ist für Professor Kolb Zukunftsmusik. 09:52.170 --> 09:56.370 Die Manganknollen haben natürlich seltene Erdenelemente, aber nicht 09:56.370 --> 10:00.450 besonders stark angereichert und könnten bei einem Abbau dieser 10:00.450 --> 10:04.570 Manganknollen, wenn die Technologie entwickelt wird, hier auch mit 10:04.570 --> 10:05.370 gewonnen werden. 10:06.050 --> 10:10.610 Die Herausforderung beim Tiefseebergbau sehe ich so, dass wir bisher 10:10.610 --> 10:14.750 noch keine Technologie entwickelt haben, diese Manganknollen 10:14.750 --> 10:17.970 tatsächlich in größerem Maßstab an die Oberfläche zu bringen. 10:18.630 --> 10:22.550 Und wir haben noch keine endgültige Technologie entwickelt, diese 10:22.550 --> 10:24.470 Manganknollen entsprechend aufzubereiten. 10:25.350 --> 10:27.130 Das heißt, was alles ist Zukunftsmusik. 10:27.210 --> 10:32.990 Wir sprechen dann hier von 15, 20, 30 Jahren vielleicht, die da ins 10:32.990 --> 10:37.130 Land ziehen, bevor wir hier wirklich tatsächlich die Rohstoffe nutzen 10:37.130 --> 10:37.530 können. 10:38.610 --> 10:43.330 Das andere ist, dass ich es schwierig finde, da die Ökologie zu 10:43.330 --> 10:44.010 beurteilen. 10:44.010 --> 10:49.170 Denn wir sind dann in der Tiefsee und wir wissen, dass das ganz, ganz 10:49.170 --> 10:52.030 langsam sich entwickelnde Ökosysteme sind. 10:52.590 --> 10:58.190 Das heißt, wenn wir da eingreifen, ist es schwer, ein Monitoring zu 10:58.190 --> 10:58.850 entwickeln. 10:59.670 --> 11:02.590 Und es dauert wahrscheinlich lange, bis sich so ein Eingriff 11:02.590 --> 11:07.650 zurückfahren lässt, dass eben wieder Leben und ein Ökosystem sich 11:07.650 --> 11:08.330 entwickeln kann. 11:08.330 --> 11:14.190 Wohingegen wir Übertage oder im Untertageabbau auf dem Land da viel, 11:14.330 --> 11:17.250 viel bessere Kontrollmöglichkeiten und Eingriffsmöglichkeiten haben. 11:29.230 --> 11:33.630 Ich denke, es sind mehrere Maßnahmen notwendig. 11:33.630 --> 11:37.770 Das eine ist, das ist wahrscheinlich das leichteste, was zu tun ist, 11:37.950 --> 11:42.750 viele der Elemente der seltenen Erden werden nur in geringen Maßen 11:42.750 --> 11:43.330 eingesetzt. 11:43.510 --> 11:46.230 Also wir brauchen teilweise nur Kilogramm oder Tonnen. 11:46.910 --> 11:50.950 Das sind wichtige Nischenprodukte, die man braucht, aber eben 11:50.950 --> 11:53.590 teilweise braucht man das da nur ein paar Kilo pro Jahr. 11:53.930 --> 11:55.550 Das kann man einfach irgendwo hinlegen. 11:56.130 --> 11:59.270 Das heißt, ich empfehle, so ähnlich wie wir das fürs Erdgas alle 11:59.270 --> 12:04.190 gehört haben und kennen, ich empfehle eine Lagerhaltung von bestimmten 12:04.190 --> 12:05.750 kritischen Rohstoffen im Allgemeinen. 12:06.530 --> 12:07.850 Das ist was, was Japan macht. 12:07.950 --> 12:10.090 Das ist das, was die USA machen. 12:10.970 --> 12:13.490 Die kauft man, wenn der Preis niedrig ist und dann legt man die 12:13.490 --> 12:14.030 irgendwo hin. 12:14.610 --> 12:18.050 Und wenn der Preis hoch ist, wirft man sie auf den Markt oder wenn es 12:18.050 --> 12:20.710 Engpässe gibt, kann man die heimische Industrie damit versorgen. 12:21.630 --> 12:22.870 Lagerhaltung ist das eine. 12:22.870 --> 12:27.030 Das andere, was Japan zum Beispiel gemacht hat, gerade bei den 12:27.030 --> 12:32.570 seltenen Erden, die haben massiv in eine Bergbaufirma in Australien 12:32.570 --> 12:33.250 investiert. 12:33.450 --> 12:39.450 Haben da ein bis zwei Milliarden Euro so in dem Rahmen investiert und 12:39.450 --> 12:44.210 haben sich das mit Abgabemargen bezahlen lassen. 12:44.490 --> 12:48.650 Also die haben da eine Beteiligung, wird in Mount World in Australien 12:48.650 --> 12:52.670 abgebaut, das wird in Malaysia aufbereitet und das geht dann nach 12:52.670 --> 12:55.390 Japan und damit haben die ihren Bedarf gedeckt. 12:55.550 --> 12:59.870 Das heißt, eine direkte Investition in vielversprechende 12:59.870 --> 13:02.730 Bergbausysteme, Bergbaufirmen benötigen wir. 13:03.110 --> 13:07.090 Die zwei mittelfristigen Lösungsmöglichkeiten, die eben einigermaßen 13:07.090 --> 13:08.930 schnell umzusetzen sind. 13:09.350 --> 13:12.930 Langfristig muss sich Europa überlegen, ob wieder eine 13:12.930 --> 13:15.970 Bergbauindustrie aufgebaut werden muss in größerem Stil. 13:15.970 --> 13:20.330 Ob wir wieder größere Bergbauunternehmen brauchen bei uns, die dann 13:20.330 --> 13:25.490 eben auch Metallerze abbauen können und weiter aufbereiten können in 13:25.490 --> 13:30.690 Europa, um eben dann langfristig diese Abhängigkeit mindern zu können. 13:30.950 --> 13:34.570 Das dauert so 17 bis 20 Jahre, bis so ein Berg da steht. 13:35.290 --> 13:36.990 So lange wollen wir vielleicht nicht warten jetzt. 13:37.150 --> 13:41.410 Und deswegen halt erstmal Lagerhaltung, gezielte Investitionen in 13:41.410 --> 13:42.510 bestimmte Entwicklungen. 13:42.990 --> 13:46.370 Das ist das, was ich denke, sind die kurz- bis mittelfristigen Lösungen.