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Strategisch wichtige Metalle: Niob, Tantal, Seltene Erden

27.03.2018

Niobe, die Tochter des Tantalos und der Dione, ist Namengeberin eines in der Natur sehr selten vorkommenden Schwermetalls, dem chemischen Element Niob (Nb). Das selbe gilt für Tantal (Ta), das nach Tantalos, dem grossen Frevler gegen den Olymp, benannt wurde. Sie zählen zu den Übergangsmetallen und werden zusammen mit Vanadium und Dubnium wegen ähnlich chemischen Eigenschaften der 5. Gruppe des Periodensystems bzw. der Vanadiumgruppe zugeordnet.

Periodensystem der Elemente, der graue Pfeil zeigt auf die 5. Gruppe, die Vanadiumgruppe
Periodensystem der Elemente, der graue Pfeil zeigt auf die 5. Gruppe, die Vanadiumgruppe

Niob besitzt eine graue Farbe und wird hauptsächlich zur Herstellung von Spezialstählen verwendet. Es kommt in verschiedenen supraleitenden Legierungen vor und wird zudem in der Schweisstechnik, in der Nuklearindustrie, der Elektronik, Optik, Numismatik und im Schmuck verwendet, denn es ist gut schmiedbar.

Tantal ist grauglänzend, sehr hart und dehnbar und besitzt sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte, die bei 2’996 °C bzw. 6’100 °C liegen. Tantal ist wegen seiner Oxidschicht gegen chemische Angriffe widerstandsfähig. Zum Einsatz kommt es in der Elektrotechnik, der Chemie, im Hochtemperaturofenbau, im Flugzeug- und Raketenbau, in der Kerntechnik und in Verdampfungsanlagen. Rost- und säurebeständigen Stählen wird Tantal als Legierungsbestandteil zugesetzt. Weil Tantal keine toxische Wirkung hat, wird es in chirurgischen Implantaten verwendet. Aufgrund seiner Formbarkeit bei gleichzeitig hoher Dichte setzt man es auch zur Herstellung panzerbrechender Munition ein.

Seltene Erden Elemente (SEE)

Zu den Metallen der Seltenen Erden (SEE / en. REE) gehören die Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems, also Scandium (Sc), Yttrium (Y)  und die Lanthanoide (La bis Lu). Scandium und Yttrium kommen in den gleichen Erzlagerstätten wie die Lanthanoiden vor und haben ähnliche chemische Eigenschaften wie diese.

Die Seltenen Erden reichen in der Kruste von Ce, dem häufigsten bei 60 ppm, das häufiger vorhanden ist als Nickel, bis zu Thulium und Lutetium, die mit etwa 0,5 ppm sehr selten sind.

Die Seltenen Erden Metalle werden in einer Vielzahl moderner Technologien mit Anwendungen in den Bereichen Militär, Medizin, Wissenschaft, Luft- und Raumfahrt und Verbraucher sowie im zunehmend wichtigen „grünen“ Sektor verwendet. Für viele ihrer Anwendungen ist derzeit kein geeigneter Ersatz bekannt. Die Verwendung von Seltenen Erden als Magneten in Elektromotoren wird wahrscheinlich der Hauptantrieb für das Wachstum der gesamten SEE-Industrie sein, und diese Verwendung zusammen mit Leuchtstoffen wird bald mehr als 65 % der verbrauchten SEE-Oxide (nach Wert) ausmachen. Die Hauptnutzungen von Seltenen Erden Elementen sind Magnete und Leuchtstoffe.

Magnete

Magnete mit SEE Legierungen  sind sehr starke Permanentmagnete, die aufgrund ihres geringen Gewichts im Vergleich zur magnetischen Stärke in der Automobil- und Windkraft-Industrie besonders nützlich sind. Darüber hinaus werden diese Magnete auch in Computer-Festplattenlaufwerken sowie in Mobiltelefonen verwendet. Die wichtigsten SEE, die in Magneten verwendet werden, sind Neodym, Praseodym und Dysprosium.

Leuchtstoffe

Eine traditionelle Verwendung von SEE besteht in der Bereitstellung von Farbleuchtstoffen in Fernsehgeräten und neuerdings in Kathodenstrahlröhren, Plasmabildschirmen und Flüssigkristallanzeigen, wobei Europium, Terbium und Yttrium in der Lage sind, rotes, grünes bzw. weisses Licht zu emittieren.


Wirtschaftsgeologie, ein Fachgebiet mit polit. Auswirkung

20.03.2018

Die moderne Wirtschaftsgeologie auf englisch „Economic Geology“ beschäftigt sich hauptsächlich mit Themen der Prospektion und der Bewertung und Vermarktung von Bodenschätzen. Darunter fällt alles, was industriell genutzt wird, sei es zur Produktion von Energie oder Gütern jeglicher Art. Es gibt heute KEIN Produktionsgebiet bzw. Produkt, welches nicht in irgend einer Form Anteile aus Lagerstätten verwenden würde, z. B. der Dünger in der Landwirtschaft, die Stahlindustrie, die Rüstungsindustrie, die Automobilindustrie, die Telekommunikation, der Strassenbau usw., usw.

Es ist deshalb eine Herausforderung, Materialien, die auf endlichen Rohstoffen basieren, möglichst effizient zu nutzen. Dies beginnt bei der Optimierung des Abbaus von Ressourcen. Es setzt Kenntnisse geologischer Rahmenbedingungen voraus, unter denen mineralische und fossile Rohstoffe im Laufe der Erdgeschichte gebildet wurden bzw. sich bilden. Darauf aufbauend werden Explorationsstrategien für das Auffinden neuer Lagerstätten entwickelt. Des Weiteren bildet die wirtschaftsgeologische Analyse regionaler und globaler Verteilung geologischer Ressourcen bzw. Rohstoffe die Grundlage für Prognosen zur zukünftigen Verfügbarkeit für die Industrie und die Gesellschaft.

Kohleförderung im Tagebau © Stephen Codrington, CC BY 2.5
Kohleförderung im Tagebau © Stephen Codrington, CC BY 2.5

Die Wirtschaftsgeologie ist sehr praxisorientiert und ihre Fragestellungen sind grundlegend geologischer Art. Hinzu kommen noch technische, wirtschaftliche, soziale, ökologische und entwicklungspolitische Fragen. Unter zunehmendem Druck der schnell schwindenden Land- und Wasserressourcen sieht man vor allem in den hoch entwickelten industrialisierten Ländern eine stetige Verlagerung zur Gewinnung von Rohstoffen aus Abfallprodukten. Es sei hier auf die Kerichtverbrennungsanlage in Hinwil verwiesen, wo man mit grossem Erfolg im Thermo-Recylcling Verfahren jedes Jahr aus 100’000 Tonnen Schlacke 60 kg Gold, 1500 kg Silber, 800 Tonnen Kupfer und Kupferlegierungen, 3800 Tonnen Aluminium und 10’000 Tonnen Eisen zurückgewinnt.  Der Kupfergehalt der Feinschlacke ist mindestens so hoch wie im Erz einer Kupfermine und pro Tonne Feinschlacke lässt sich genau so viel Gold herausholen wie aus einer Tonne Erz aus einer guten Goldmine in Südafrika. Das Recyclen von Stoffen ist natürlich wesentlich ökologischer, als neues Kupfer zu gewinnen oder Gold zu schürfen.

Strategische Rohstoffe (Metalle, Halbmetalle & Seltene Erden)

Dies ist ein Begriff aus der Finanzwelt bzw. aus der Politik und bedeutet, dass diese sowohl für die Produktionsländer als Exportgut als auch für die verarbeitenden Länder strategische Bedeutung haben. Wenn man sich die Herkunftsländer einiger Rohstoffe anschaut, erkennt man, dass viele dieser Länder in unsicheren politischen Verhältnissen wie z. B. Afrika stecken. Zudem werden einige dieser Rohstoffe künftig knapp. Dies hängt einerseits mit ihrer Förderung zusammen, da sie oft als Begleitmetalle von der Förderung anderer Metalle abhängen und andererseits vom Produktionsland, das immer häufiger unter Chinas Führung steht und den freien Handel zu kontrollieren bzw. manipulieren beginnt. Antimon ist ein gutes Beispiel für politischen Einfluss auf strategische Metalle. 2013 beschloss die Regierung in Peking, keine Exporte mehr zu erlauben. Das führte dazu, dass in Europa für Antimon fast jeder Preis bezahlt wurde. Bei strategischen Metallen und Halbmetallen sind geopolitische Risiken besonders hoch. Ein weiteres Beispiel sind die Seltenen Erden.

Zusammengefasst sind strategische Rohstoffe also keine Metalle oder Elemente die einer chemischen-physikalischen Gruppe oder einer Gruppe des Periodensystems angehören müssen, ausgenommen die Seltenen Erden, sondern es sind Metalle, die für die Produktion bestimmter Produkte benötigt werden. Zu den strategischen Rohstoffen gehören 29 Elemente wie beispielsweise Chrom, Kobalt, Molybdän, Antimon, Vanadium, Tellurium, Iridium, die Seltene Erden usw..


Transaqua ein gigantisches Wasserprojekt für Afrika

13.03.2018

Die beiden italienischen Ingenieure, Vichi und Mangano von der Firma Bonifica Engineering waren die ursprünglichen Autoren des Transaqua-Plans vor mehr als 35 Jahren. Später kam ein zweites Projekt hinzu – Oubangui -, welches von Mitgliedern der LCBC, Lake Chad Basin Commission entworfen wurde. Diese schlagen einen Dammbau in Palambo vor, der den Ubangi-Fluss stauen und über den Bau eines Kanals, der die natürliche Barriere überwinden müsste, Wasser in den Chari-Fluss und dann in den Tschad-See leiten würde.

Oubangui-Projekt: Staudamm von Palango – Entwässerungszone im NW der DR Kongo, Quelle: Ladel Map, J., P. Nguinda et al. 2008
Oubangui-Projekt: Staudamm von Palango – Entwässerungszone im NW der DR Kongo, Quelle: Ladel Map, J., P. Nguinda et al. 2008

Die jahrzehntelangen Anstrengungen der Initianten, unter Ausschluss des betroffenen Staates, der Demokratischen Republik Kongo (DCR oder DCK), wurden am 13. Dezember 2016 einig. Es schlossen der chinesische Energiekonzern, Powerchina, die internationale Kommission für das Tschadseebecken, LCBC und die nigerianischen Behörden einen Vorvertrag für ein Projekt zur Umleitung von Wasser aus dem Kongobecken in den Tschadsee.

Die Grundidee ist die Steigerung der Wassermenge im Tschadsee, Verbesserung der Wasserfliessbedingungen, Deckung des Energiebedarfs von Städten in den beiden kongolesischen Republiken und Durchführung einer Umweltverträglichkeitsstudie durch Powerchina, dem staatlichen Konzern, der das umstrittene Projekt der Drei Schluchten in China 2007 fertig stellte.

Transaqua-Projekt: Der projektierte Transaquakanal blau, blau schraffiert: das Wassereinzugsgebiet, das im Kongobecken gesammelt würde, Quelle: Jacques Cheminade, 28.12.2016
Transaqua-Projekt: Der projektierte Transaquakanal blau, blau schraffiert: das Wassereinzugsgebiet, das im Kongobecken gesammelt würde, Quelle: Jacques Cheminade, 28.12.2016

Damit der Wasserstand des Tschadsees von 1964 wieder erreicht werden kann, braucht es schätzungsweise 50 Billionen Kubikmeter Wasserzufluss.

In der Grafik wird die Idee der Wasserumleitung im Transaqua-Projekt dargestellt: Das Wasser vom Ubangi soll durch den Chari und den Logone in den Tschadsee geführt und das Gebiet ausserhalb des Ubangi (blau schraffiert) soll direkt in das Kongo-Becken entwässert und gesammelt werden.

Heute unter neuen Vorzeichen möchte das Transaqua-Projekt 100 Billionen Kubikmeter Wasser pro Jahr vom östlich gelegenen Kivu Gebiet einfangen – das Doppelte von früheren Plänen also. Das würde durch einen 2’400 km langen künstlichen Kanal, der vom Kivu-Gebiet bis zum Tschad-See führt, ermöglicht. Der Kanal wäre zudem für den Güterverkehr schiffbar.

Schon im Gange ist die Schaffung eines Grüngürtels in der Sahel mit der FMNR-Methode wie der Film zeigt. → Grüne Wüsten? Ja – mit der FMNR-Methode

Damit haben die Völker vor Ort ein effektives und nachhaltiges Werkzeug in Eigenverantwortung der Klimaänderung durch Abholzung, Überweidung und Übernutzung aller Resourcen mit rasanter Wüstenbildung entgegenzuwirken. Dieser Ansatz, aber auch andere Begrünungsmethoden tragen schon Früchte, wo sie angewendet werden.

Man kann sich gut vorstellen, dass diese Pläne, hinter denen vor allem geostrategische Überlegungen stecken, auch sehr kritische Stimmen hervorrufen, nicht zuletzt aus den Reihen der Betroffenen, aus der Demokratischen Republik Kongo nämlich. Auch ohne Machbarkeitsstudie ist jetzt schon klar, dass der grosse Verlierer eine Vielzahl von hochkomplexen ökologischen Systemen wären. Und man sollte auch nicht vergessen, dass das Kongobecken in seiner Vielfalt und hinsichtlich seiner Kapazität als Wasserreservoir und Grüngürtel der Erde an zweiter Stelle hinter dem Amazonas-Becken steht.

Solche Gigaprojekte bedeuten nicht wieder gutzumachende, tiefgreifende Einschnitte in noch keineswegs verstandene ökologische Systeme von übergeordneter Spannweite.


Die schwindenden Seen Afrikas

06.03.2018

Laut UNEP Berichten verschwinden die Seen auf dem afrikanischen Kontinent rasend schnell. Die dramatischen Veränderungen afrikanischer Seen sind in einem Atlas  www.unep.org sichtbar gemacht worden.

Eines der dramatischsten Beispiele ist der Tschad-See am Rande der Sahel. Mehr als 90% ist er in den letzten 60 Jahren geschrumpft, wie wir aus der Grafik herauslesen können. Allerdings gab es immer wieder Phasen mit geringer Wasserausdehnung, so 1908 und 1984.

Als 1823 die Region erstmals von Europäern vermessen wurde, war er allerdings noch einer der grössten Seen der Welt. Nun ist er kläglich zusammengeschrumpft.

Die Entwicklung des Tschad Sees seit 1963 © NASA Goddard Space Flight Center
Die Entwicklung des Tschad Sees seit 1963 © NASA Goddard Space Flight Center

Der Hauptzulieferer ist der 1400 km lange Schari oder Chari Fluss aus dem Südosten und der Lagone aus Süden. Sie bringen mehr als 90% des Wassers. Der See liegt in einem flachen Becken, seine jetzige Tiefe ist etwa 1,5 m. Es ist deshalb nicht erstaunlich, dass seine Ausdehnung von den kleinsten klimatischen Veränderungen stark beeinflusst wird. Hinzu kommt die Nutzung bzw. Übernutzung durch den Menschen – zur Zeit werden 20 Millionen geschätzt, die um den See angesiedelt sind.

Zuflüsse des Tschad-Sees: Schari, Lagone, © Kmusser -Elevation data from SRTM, drainage basin from GTOPO, CC BY-SA 3.0
Zuflüsse des Tschad-Sees: Schari, Lagone, © Kmusser -Elevation data from SRTM, drainage basin from GTOPO, CC BY-SA 3.0

Der heutige Tschad-See ist ein Überbleibsel eines ehemaligen viel grösseren Sees, der im Verlaufe des Holozäns, d. h. der letzten 12’000 Jahre wuchs und schrumpfte in Abhängigkeit des Klimas und der Windsysteme. Seine grösste Ausdehnung von etwa 360’000 km², dies entspricht der Fläche Deutschlands, hatte er vor etwa 7000 Jahren.

Die Morphologie der ehemaligen Uferlinien des Megatschads, lassen auf zwei Winde schliessen. Der eine, der dem heutigen Wind aus Nordosten entspricht und einem Monsun-Wind aus Südwesten, verantwortlich für das Heranführen von Feuchtigkeit.

Durch regionale Klimaänderungen reduzierte sich die Intensität des westafrikanischen Monsuns. Vor etwa 4000 Jahren waren vom einstigen Megasee nur noch drei Reste übrig: Tschadsee, Fitri-See und Bodélé-See. Während der Tschad- und Fitri-See heute noch bestehen, ist der Bodélé-See mittlerweile ausgetrocknet.

Maximale Ausdehnung des Mega-Tschad im Holozän mit dem Schari von Süden und dem Abfluss über den Benue im Südwesten © CC BY 3.0
Maximale Ausdehnung des Mega-Tschad im Holozän mit dem Schari von Süden und dem Abfluss über den Benue im Südwesten © CC BY 3.0

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