Endbericht - NachhaltigWirtschaften.at
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8.2 Verwendung von Seltenen Erden Die zahlreichen Anwendungen der Seltenen Erden (SE) lassen sich gemäß Abbildung 48 grob in mehrere verschiedene Gebiete zusammenfassen, in denen jeweils unterschiedliche individuelle Elemente eine bedeutende Rolle spielen. Nachdem diese Metalle eine besondere Position im Periodensystem aufweisen (f-Block-Elemente, Lanthanoide), weisen sie herausragende chemische Eigenschaften auf, weshalb sie in vielen Einsatzgebieten nicht durch andere Elemente ersetzbar sind. Während beispielsweise Europium vor allem für Leuchtstoffe von Bedeutung ist, findet Dysprosium vorwiegend in Werkstoffen für Permanentmagneten Verwendung. [Luidold und Antrekowitsch 2012] Abbildung 48: Übersicht von den vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten der Seltenen Erden [Schüler 2011] Die globale Produktionsmenge an Seltenen Erden belief sich im Jahr 2008 auf 120.000 t [Brown et al. 2012], von denen 97,4 % in China und 2,0 % in Russland gewonnen wurden und welche sich gemäß Tabelle 45 auf die jeweiligen Produktgruppen verteilt. Davon importierte die gesamte Europäische Union 23.013 t, wovon wiederum rund 24 % (Abbildung 49) alleine auf Österreich entfielen. Somit benötigt Österreich etwa einen Anteil von 4,6 % der weltweiten Produktion an diesen Elementen, während es über praktisch keine entsprechenden Primärvorkommen verfügt. 150
Tabelle 45: Globaler Bedarf an Seltenen Erden für unterschiedliche Anwendungen [Schüler 2011] Anwendungsgebiet Menge [kt/a] [%] Glas, Poliermittel, Keramik 33–42 30 Magnete 21–27 20 Katalysatoren 20–25 20 Legierungen, Batterien 17–23 18 Leuchtstoffe 9 7 Sonstiges 5 Abbildung 49: Anteil der einzelnen Staaten am Gesamtimport der EU an Seltenen Erden [Schüler 2011] In Metall-Legierungen dienen die SE zur Bindung von Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff, Wasserstoff und einigen anderen Störelementen, wobei im Stahl vor allem die Sulfidmorphologie und im Besonderen bei Edelstählen die Bearbeitbarkeit beeinflusst wird. In Heizleiterund Superlegierungen bewirkt Yttrium eine Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit, während allgemein die Metalle der Seltenen Erden in Mg- und Al-Legierungen die Warmzugfestigkeit und -streckgrenze erhöhen. Weitere positive Einflüsse zeigen sich bei Cu- und Ti- Werkstoffen. Hochwertige Permanentmagnete auf der Basis von SmCo 5 und Sm 2 Co 17 und vor allem Nd 2 Fe 14 B besitzen die höchsten erzielbaren Energiedichten und ermöglichen somit drastische Gewichtseinsparungen im Vergleich zu anderen Magnetwerkstoffen und finden daher Verwendung in Computer, Drucker, CD/DVD-Rekorder, elektrische Uhren, KFZ-Ausstattungen, Haushaltselektronik, Industrieroboter und vielen anderen Gebieten, wie beispielsweise Windkraftanlagen. Einsatz finden die Elemente der Seltenen Erden auch aufgrund ihrer katalytischen Wirkung, wie unter anderem in Spalt-Katalysatoren (FCC-Katalysatoren), die auf Basis synthetischer Zeolithe rund 1–5 % SE-Oxide enthalten. Darüber hinaus beinhalten die Abgaskatalysatoren von benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen CeO 2 oder 151
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Tabelle 45: Globaler Bedarf an Seltenen Erden für unterschiedliche Anwendungen [Schüler 2011]<br />
Anwendungsgebiet<br />
Menge<br />
[kt/a] [%]<br />
Glas, Poliermittel, Keramik 33–42 30<br />
Magnete 21–27 20<br />
K<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>oren 20–25 20<br />
Legierungen, B<strong>at</strong>terien 17–23 18<br />
Leuchtstoffe 9 7<br />
Sonstiges 5<br />
Abbildung 49: Anteil der einzelnen Sta<strong>at</strong>en am Gesamtimport der EU an Seltenen Erden<br />
[Schüler 2011]<br />
In Metall-Legierungen dienen die SE zur Bindung von Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff,<br />
Wasserstoff und einigen anderen Störelementen, wobei im Stahl vor allem die Sulfidmorphologie<br />
und im Besonderen bei Edelstählen die Bearbeitbarkeit beeinflusst wird. In Heizleiterund<br />
Superlegierungen bewirkt Yttrium eine Verbesserung der Oxid<strong>at</strong>ionsbeständigkeit,<br />
während allgemein die Metalle der Seltenen Erden in Mg- und Al-Legierungen die Warmzugfestigkeit<br />
und -streckgrenze erhöhen. Weitere positive Einflüsse zeigen sich bei Cu- und Ti-<br />
Werkstoffen. Hochwertige Permanentmagnete auf der Basis von SmCo 5 und Sm 2 Co 17 und<br />
vor allem Nd 2 Fe 14 B besitzen die höchsten erzielbaren Energiedichten und ermöglichen somit<br />
drastische Gewichtseinsparungen im Vergleich zu anderen Magnetwerkstoffen und finden<br />
daher Verwendung in Computer, Drucker, CD/DVD-Rekorder, elektrische Uhren, KFZ-Ausst<strong>at</strong>tungen,<br />
Haushaltselektronik, Industrieroboter und vielen anderen Gebieten, wie beispielsweise<br />
Windkraftanlagen. Eins<strong>at</strong>z finden die Elemente der Seltenen Erden auch aufgrund<br />
ihrer k<strong>at</strong>alytischen Wirkung, wie unter anderem in Spalt-K<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>oren (FCC-K<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>oren),<br />
die auf Basis synthetischer Zeolithe rund 1–5 % SE-Oxide enthalten. Darüber hinaus<br />
beinhalten die Abgask<strong>at</strong>alys<strong>at</strong>oren von benzinbetriebenen Kraftfahrzeugen CeO 2 oder<br />
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