Roter oder blauer Staat, liberal oder libertär, Amerikaner teilen eine Sucht nach aus China importierten Seltenerdelementen.
Grüne Technologien wie Elektroautos, Windturbinen, Sonnenkollektoren und Leuchtstofflampen basieren auf Seltenerdmetallen. Das Militär ist bei Lenkflugkörpersystemen, Satelliten und unbemannten Drohnen auf Seltene Erden angewiesen. Die Raumschiffe der NASA transportieren mächtige Seltenerdmagnete zum Mars und in den Weltraum. Die Magnete miniaturisierten auch iPads, Computer und High-Tech-Kopfhörer.
China kontrolliert 95 Prozent der weltweiten Seltenerdversorgung. Der Schlüssel zu diesem Monopol liegt nicht in einer Fülle von Seltenerdvorkommen, sondern in seiner Expertise bei der Verarbeitung von Erz zu Oxiden und reinem Metall. Das Erz neigt dazu, Uran und Thorium, das radioaktivste Element auf dem Planeten, zu transportieren, und die Gewinnung des Metalls ist typischerweise ein langer, mehrstufiger Prozess, an dem giftige Chemikalien beteiligt sind.
"Wir wissen, wo sich die Ablagerungen befinden. Es ist kein einfacher oder einfacher Vorgang, sie auf Ihrem iPhone zu landen", sagte Brad Van Gosen, Geologe beim US Geological Survey (USGS) in Denver.
Vor einigen Jahren hat China seine Macht gezeigt und die Versorgung mit Seltenen Erden auf ein Minimum reduziert. Der Schritt brachte die Vereinigten Staaten und andere Länder dazu, ihre Abhängigkeit von China zu beenden. Die Preise stiegen und zogen neue Investoren und Bergbauunternehmen in den Seltenerdmarkt. Jetzt haben die Vereinigten Staaten eine neue Mine fast fertiggestellt und zwei weitere in der Genehmigungsphase. Das entscheidende Element bei der Flucht vor Chinas Seltenerd-Herrschaft sind jedoch keine neuen Minen, sondern der Wiederaufbau des Fachwissens und der Infrastruktur für die Verarbeitung der heiklen Metalle, sagen Experten.
Preiskrieg
Im Jahr 2010 erhöhte China die Kosten für Seltenerdelemente, als es begann, die Exporte einzuschränken und ausländischen Unternehmen höhere Preise in Rechnung zu stellen. Die Preisblase löste einen weltweiten Wahnsinn aus, um Chinas Kontrolle zu entkommen. In Malaysia wurde gerade eine neue Verarbeitungsanlage in australischem Besitz eröffnet. Weitere sind in Kanada, Europa und Afrika geplant. Einige Unternehmen versuchen auch, eine amerikanische Versorgung für Seltene Erden aufzubauen, einige mit Unterstützung des Verteidigungsministeriums.
"Die Seltenen Erden sind sehr strategische Metalle und besonders von strategischer Bedeutung für die Verteidigungsindustrie", sagte Curt Freeman, Präsident der Avalon Development Corp. in Fairbanks, Alaska, einem Bergbauberatungsunternehmen. "Der Kongress und das Verteidigungsministerium haben ein unangenehmes Gefühl", sagte er.
In den USA wurde die kalifornische Mine Mountain Pass 2010 wiedereröffnet und wird voraussichtlich in diesem Jahr leichte Seltenerdelemente produzieren. Die Mine war einst der weltweit größte Produzent von Seltenen Erden, wurde jedoch 2002 wegen Umweltproblemen und sinkenden Preisen stillgelegt. Eine weitere Mine wird in Wyoming von der kanadischen Firma Rare Element Resources vorgeschlagen, wird jedoch von Anwohnern abgelehnt.
Alaskas neueste Ressource
Eines der größten Glücksspiele der Seltenen Erden ist Alaskas Bokan Mountain. Nach der Gewinnung von Uran enthält der Granitgipfel auf Prince of Wales Island reichhaltige Adern der schwer zu findenden schweren Seltenerdelemente. Das Projekt wird von Alaskas Gesetzgebern und von nahe gelegenen Gemeinden stark unterstützt. Ein kanadisches Unternehmen plant, das Erz mit einer maßgeschneiderten Verarbeitungsanlage zu extrahieren und in Oxide umzuwandeln. Darin liegt die Herausforderung.
Trotz ihres Namens sind Seltene Erden in der Erdkruste tatsächlich häufig, wenn auch in geringen Konzentrationen. Der Spitzname ist ein Überbleibsel aus dem 19. Jahrhundert, als Forscher die seltsam benannten Elemente in selten gefundenen Mineralien entdeckten. Die 17 Elemente teilen eine enge Affinität mit ähnlichen chemischen Eigenschaften und Atomgewichten. Der Bokan-Berg ist einer der wenigen Orte auf der Erde mit einer Vielzahl schwerer Seltenerdelemente, die ein höheres Atomgewicht haben. Es ist besonders hoch im Yttrium, das in allem von Zirkonia und Autoverschmutzungssensoren bis hin zu Lasern, Raketen und Strahltriebwerken vorkommt.
Da Seltene Erden oft alle in einem Gestein miteinander vermischt sind, müssen für das Trennen der schweren Seltenen Erden normalerweise zuerst die leichteren entfernt werden. Dies erfolgt normalerweise mit einer Reihe von Chemietanks und Lösungsmitteln. Außerdem muss das radioaktive Uran entsorgt werden. Laut Minenbesitzer Ucore verfügt das Unternehmen über eine neue Technologie zur Feststoffextraktion, die diesen Prozess erheblich vereinfacht. Laut Ucore basiert die Technik auf Nanotechnologie, um Verunreinigungen zu entfernen und die schweren Seltenen Erden zu Oxiden zu konzentrieren. Das Verteidigungsministerium finanzierte Ucores Erzgewinnungsforschung mit einem Vertrag im Oktober 2012.
Kostspieliger Abzug
"Es wird immer komplizierter, je mehr wir es betrachten", sagte Van Gosen.
Gareth Hatch, Berater der Metallindustrie, stellt fest, dass die Verarbeitung die größte Hürde für Seltenerd-Bergbauunternehmen darstellt.
"Die Verarbeitung ist die zentrale Herausforderung für Lagerstätten, die besonders in Richtung der mittleren und schweren Seltenen Erden geneigt sind, da sie einige ungewöhnliche Mineralien enthalten, die zuvor noch nicht verarbeitet wurden", sagte Hatch, Gründungsdirektor von Technology Metals Research. Hatch hilft beim Aufbau eines Seltenerdverarbeitungsunternehmens in Kanada.
Die USGS hat mehrere laufende Projekte, die die Geologie des Bokan-Berges untersuchen, um besser zu verstehen, wie die Mineralien erschienen.
"Die Idee ist, ein grundlegendes Verständnis dafür zu entwickeln, wie diese Ablagerungen überhaupt in der Erdkruste entstehen, und sie zu nutzen, um nach Ressourcen zu suchen, die die US-Öffentlichkeit benötigt", sagte Susan Karl, eine USGS-Geologin mit Sitz in Anchorage.
Ucore-Vorstandsmitglied Jaroslav Dostal, emeritierter Professor an der Saint Mary's University in Halifax, Nova Scotia, war Hauptautor der Bokan Mountain-Studie. Das Förderprogramm, mit dem die Studie finanziert wurde, das USGS Mineral Resources External Research Program, hat in der Vergangenheit Projekte an die Privatwirtschaft und ausländische Empfänger vergeben.
In die Verarbeitung investieren
Die USGS hat auch Projekte zur Erforschung der Geologie anderer Seltenerdvorkommen. Seit 2010 hat das Repräsentantenhaus Gesetze zur Eindämmung der Bergbauvorschriften und zur Finanzierung von Forschung und Entwicklung im Bereich der Seltenen Erden erlassen, die den Senat noch nicht verabschiedet haben. Das Recycling von Seltenerdmetallen, das mit High-Tech-Geräten nicht immer möglich ist, ist ein weiterer Weg, um die Abhängigkeit von Chinas Versorgung zu verringern. Anfang dieses Jahres empfahl das Verteidigungsministerium, kritische schwere Seltenerdelemente im Wert von 120 Millionen US-Dollar zu lagern. Branchenexperten sagen jedoch, dass Geld besser für den Aufbau von amerikanischem Fachwissen und Infrastruktur für die Verarbeitung von Seltenen Erden ausgegeben werden sollte.
"In Bezug auf die volle Kapazität verfügt Molycorp zwar über eine leichte Seltenerdtrennanlage, aber ansonsten gibt es in Nordamerika wirklich nichts", sagte der Branchenberater Hatch.
"Die Fähigkeit, Mineralien zu verarbeiten und von Verbindungen in High-Tech-Geräte umzuwandeln, ist nicht nur in den USA, sondern auch weltweit der wichtigste Engpass", sagte er.
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