Wissenschaft trifft Wirtschaft

Rund 125 internationale Vertreter aus Wirtschaft und Wissenschaft waren der Einladung der Technologieförderung Münster GmbH sowie dem Netzwerk Oberfläche NRW gefolgt, um auf einer zweitägigen Konferenz die Entwicklungen bei der Verfügbarkeit Seltener Erden sowie mögliche optische und magnetische Anwendungen und die daraus resultierenden ökonomischen Aspekte zu diskutieren (Bild 1). Das Themenspektrum der technischen Anwendungen reichte dabei von der Züchtung von Kristallen für Laseranwendungen über Marker für Sprengstoffe, ­Plagiats-Schutz, Nanobioanalytik sowie Leuchtstoffen für neue Beleuchtungskonzepte bis hin zu Magnetkernen für Generatoren in Windkraftanlagen.

Seltene Erden und deren Verbindungen werden in vielen Schlüsseltechnologien eingesetzt. Aufgrund ihrer einzigartigen optischen, chemischen und magnetischen Eigenschaften sind sie Kernkomponenten in einer Vielzahl von Hightech-Produkten und zählen daher zu den begehrtesten Rohstoffen der Welt. Mit 25 % wird ein großer Anteil der produzierten Seltenerdelementen in Katalysatoren bei der Raffination von Rohöl und in Autos zur verbesserten Oxidation von Schadstoffen eingesetzt. Etwa 20 % werden in der Glas- und Keramikindustrie als Glaspolitur, Entfärber, UV-Absorber sowie in optischen Linsen und Gläsern verwendet. Zur Stromversorgung von tragbaren, elektronischen Geräten wie beispielsweise Laptops und Handys finden Seltene Erden in Nickel-Hybridbatterien Anwendung. Ein weiteres Einsatzfeld mit derzeit etwa 25 % ist die Produktion von Permanentmagneten, z.B. aus Samarium-Kobald für Militär und Raumfahrt oder aus Neodym-Eisen-Bor-Verbindung für Anlasser von Autos und Generatoren von Windkraft- und Wasserkraftanlagen, in medizinischen Magnetresonanz-Geräten oder in Stereo­anlagen. Nicht zuletzt werden Seltene Erden auch zur Dotierung von Leuchtstoffen in der Beleuchtungs- und Bildschirmindustrie eingesetzt.

Die weiterhin steigende Nachfrage nach Seltenen Erden führt zu einer zunehmenden Sorge über die Verfügbarkeit dieser Elemente. Produktion, Verarbeitung und Versorgung von Seltenerdprodukten werden zu einem Ungleichgewicht im fragilen Verhältnis von Angebot und Nachfrage dieser Rohstoffe führen. China als wichtigster Lieferant dominiert einerseits die Herstellung Seltener Erden mit mehr als 90 % der gegenwärtigen Weltproduktion, sorgt andererseits aber auch bereits für eine künstliche Verknappung des Angebots für Konsumenten außerhalb Chinas. Vor diesem Hintergrund ist die sichere Versorgung mit Seltenen Erden eine der zentralen Herausforderungen der Zukunft. Ein wichtiges Thema wird daher die Senkung des Verbrauchs Seltener Erden durch innovative Technologien sein. Eine Lösung könnte aber auch darin liegen, dass Unternehmen weitere Rohstoffquellen erschließen bzw. auf alternative oder Sekundärrohstoffe zurückgreifen. Die deutsche Industrie setzt zum Beispiel auf Recycling der wertvollen Rohstoffe aus Elektroschrott oder das Recycling von im Phosphor alter Lampen enthaltenen Seltenen Erden. Lumineszenzpulver sind daher eine der Quellen für Seltene Erden, und viele andere magnetische und supraleitende Pigmente sind ebenfalls für eine Wiederverwertung geeignet.

Die Konferenz, die internationale Experten aus den verschiedensten Disziplinen zusammenbrachte, wurde ausgerichtet vom Netzwerk Oberfläche NRW gemeinsam mit der Technologieförderung Münster GmbH. Im Anschluss an die Veranstaltung sprach Ulrike Mehl, Redakteurin der AT INTERNATIONAL, mit dem Geschäftsstellenleiter vom Netzwerk Oberfläche NRW, Martin Gründkemeyer (Bild 2), über Erwartungen und Ergebnisse der Tagung.

Martin Gründkemeyer: Ziel des Netzwerks Oberfläche NRW als Geschäftsstelle der Technologieförderung ­Münster GmbH ist es Innovationsthemen anzustoßen. Ein weiteres Thema ist der klassische Technologietransfer aus der Hochschule in die Unternehmen. Darüber hinaus stehen wir als Anlaufstelle zur Verfügung und bringen Unternehmen mit den entsprechenden Hochschulen und Dienstleistern zusammen, um gemeinsam Problemlösungen für bestimmte technische Fragestellungen zu erarbeiten. Neben der West­fälische Wilhelms-Universität Münster (WWU) und der Fach­hochschule Münster sind bereits über 70 Firmen über Kooperationsverträge mit unserem Netzwerk verbunden und nehmen aktiv an diesem Netzwerk teil. Im Netzwerk wurden bereits zahlreiche Kooperationsprojekte initiiert. Im Bereich „Seltene Erden“ wurden bereits drei Förderanträge positiv entschieden.

Im Rahmen solcher Kooperationsprojekte haben wir festgestellt, dass bei der Entwicklung neuer Technologien der Einsatz von Seltenen Erden nicht nur häufiger sondern auch immer wichtiger wird. Aufgrund der typischen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften von Seltenen Erden würden heute ohne diese Rohstoffe viele Produkte gar nicht mehr funktionieren. Seltene Erden sind also ein wichtiges Thema. Das wurde von Mitarbeitern der WWU und der FH Münster ebenso gesehen und damit war es von der ersten Idee der Ausrichtung einer Fachkonferenz nur noch ein kurzer Weg bis zur tatsächlichen Veranstaltung – knapp 5 Monate.

Martin Gründkemeyer: Es gibt Tagungen zu diesem Thema, die sehr wissenschaftlich geprägt sind oder sich sehr stark mit den finanz- und wirtschaftspolitischen Aspekten beschäftigen. Unser Ansatz geht daher mehr in Richtung Anwendung. Über ein Drittel der Teilnehmer kommt aus der Industrie. Auch das Vortragsprogramm der beiden Tage hat ja einen starken Bezug zur praktischen Anwendung. Zusätzlich haben wir uns bemüht, und ich denke, es ist uns auch gelungen, Menschen aus Wirtschaft und Wissenschaft zusammen zu bringen, um z.B. neue Urban Mining Projekte zu erleichtern und um die Versorgungsabhängigkeit von ­Seltenen-Erden-Bergbau-Ländern zu verringern.

Außerdem haben wir insgesamt 37 Poster-Präsentationen. Wir konnten viele junge Wissenschaftler gewinnen, die die Gelegenheit nutzen, mit der Industrie in Kontakt zu treten und ihre Arbeiten und Forschungsprojekte präsentieren. Es sind viele hochgradig spannende Themen dabei, die sicherlich in der ein oder anderen Weise relevant sein werden, was die künftige industrielle Entwicklung angeht.

Martin Gründkemeyer: Das Interesse an dem Thema ist ungebrochen. Es gibt zahlreiche Firmen in der Region, für die Seltene Erden ein wichtiger Rohstoff ist, der zudem an einigen Fachbereichen sowohl an der WWU als auch an der FH Münster einen sehr hohen Stellenwert einnimmt – insbesondere im Bereich der optischen und magnetischen Anwendungen. Münster wird daher in jedem Fall Standort der Veranstaltung bleiben und der Termin für die 2. Seltene-Erden-Konferenz steht mit dem 10.-12.09.2013 auch bereits fest.

AT INTERNATIONAL: Die steigende Nachfrage bei gleichzeitig sinkender Verfügbarkeit der Seltenerdelemente stellt die Industrie vor weitreichende Probleme. Welche Möglichkeiten bzw. Strategien gibt es Ihrer Meinung nach, diese Entwicklung aufzufangen bzw. zu kompensieren?

Martin Gründkemeyer: Ganz grundsätzlich betrachtet sind Seltene Erden weltweit relativ gleichmäßig in der Erdkruste verteilt und daher eigentlich überall verfügbar. Das Hauptproblem besteht jedoch darin, kommerziell wirtschaftliche Minen zu betreiben bzw. zu erschließen. Aber je höher der Preis steigt, desto wahrscheinlicher ist es, dass es sich künftig lohnen wird, bereits stillgelegte Minen wieder in Betrieb zu nehmen oder neue Projekte zu starten.

Ansonsten wird das Recycling von Seltenen Erden an Bedeutung gewinnen. Urban Mining, d.h. das Recycling von Elektroschrott, von Handys etc. wird stark zunehmen. Eigentlich sind bereits heute in unseren technischen Produkten genügend SE enthalten, dass es zu einer Selbstversorgung reicht. Allerdings ist die Technologie noch nicht so weit, dass wieder aufbereitete Seltenerdelemente die gleiche Qualität erreichen wie primär abgebaute Produkte. Hier wird aber die Forschung in den kommenden Jahren weiter an Lösungs­strategien arbeiten – auch was die steigenden Anforderungen an die Umweltverträglichkeit der Recyclingverfahren angeht. Neben verschiedenen Posterpräsentationen beschäftigten sich auch 2 Vorträge mit dem Thema Urban Mining (Prof. Dr. Koen Binnemans, Leuven: Recycling of rare earths – challenges and opportunities; Dr. Stefan Pirker, Treibacher Industrie AG, Althofen: Rare Earth – Critical resources for the industrialized world).

In jedem Fall wird es zukünftig mehr Produkte und Anwendungen geben, die nicht ohne Seltene Erden auskommen. Eine weitere Lösungsstrategie kann die Suche nach alternativen Materialien sein. Auch dazu laufen bereits Forschungsprojekte.

Martin Gründkemeyer: Das Netzwerken war ein ganz wichtiges Ziel dieser Tagung. Es haben sich hier Wissenschaftler und Anwender getroffen, die sich vorher nicht kannten. Sie sind ins Gespräch gekommen und haben die Gelegenheit genutzt, Ideen auszutauschen, neue Ideen zu entwickeln und sogar neue Kooperationen zu initiieren.

Darüber hinaus wollen wir den Rohstoff Seltene Erden und die Thematik der Verfügbarkeit wie Anwendungen ins Bewusstsein der Verbraucher bringen und nicht zuletzt auch stärker in der Ausbildung verankern. Daher war es uns ein großes Anliegen, die Bedeutung dieses stark wachsenden Industriezweiges sichtbar zu machen.