Ressourcengeographie von Innovationstechnologien. Auf der Suche nach seltenen Erden

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

1 Seltene Erden - Aktueller Stand der Forschung

2 Zerlegen einer elektrischen Zahnbürste
2.1 Der Zerlegungsvorgang
2.2 Aufstellung der Bestandteile
2.3 Analyse im EDX

3 Stoffgeschichte

4 Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abb.1: Haupteinsatzgebiete von Seltenen Erden (Oeko-Institut Grüne Technologien)

Abb. 2: Handstück Oral-B plak control 3D action von BRAUN

Abb. 3: 1.Zerlegungsschritt

Abb. 4: 2.Zerlegungsschritt

Abb. 5: 3.Zerlungsschritt

Abb. 6: alle Bestandteile des zerlegten Handstücks

Abb. 7: Ergebnisse der EDX-Analyse

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Aufstellung der Bestandteile

1 Seltene Erden - Aktueller Stand der Forschung

Die Elementgruppe der Seltenen Erden hat sich in den letzten Jahren zu einem der wichtigsten Themen in Bezug auf Hightech-Produkte und Zukunftstechnologien entwickelt. Besonders die Medien vermitteln den Eindruck, dass eine gewisse „Mystik“ um diese Elementgruppe existiert.

Doch was sind die Seltenen Erden eigentlich?

Googelt man den Begriff „Seltene Erden“, so ergeben die Ergebnisse ein ähnlichesBild wieder. Neben Wikipedia stößt man als erstes auf die Seite selteneerden.de,welche titelt: „Das Öl der Zukunft“ und „China macht dicht“. Laut dieser Websitekann „kein iPod, kein Handy, kein PC, kein Hybridfahrzeug, kein Flachbildschirmund kein Windrad“ ohne Seltene Erden hergestellt werden. Weitere Ergebnisse beider Google-Suche sind zwei Finanzseiten, die dazu raten unbedingt in SelteneErden zu investieren (vgl. handelsblatt.com und rohstoff-welt.de) und mehrereNachrichtendienste. Der Spiegel beispielsweise gibt an, dass die Seltenen Erden„unverzichtbar“ sind und China die Seltenen Erden „hortet“. DerNachrichtensender arte verweist sogar auf eine Dokumentation namens „Diedunkle Seite der Hightech-Metalle“.

Doch stimmen diese Eindrücke wirklich?

- Hortet China die Seltenen Erden und gefährdet damit wichtigeZukunftstechnologien?
- Sind die Seltenen Erden unentbehrlich?

Dies gilt es in dieser Arbeit zu untersuchen.

Die Seltenen Erdelemente (kurz: SEE) sind eine Gruppe aus den 17 ElementenScandium Sc, Yttrium Y, Lanthan La und den 14 Lanthanoiden (Cer Ce,Praseodym Pr, Neodym Nd, Promethium Pm, Samarium Sm, Europium Eu,Gadolinium Gd, Terbium Tb, Dysprosium Dy, Holmium Ho, Erbium Er, ThuliumTm, Ytterbium Yb und Lutetium Lu), die aufgrund ihrer ähnlichen chemischenEigenschaften und ihres gemeinsamen Vorkommens zusammengefasst werden.Sie werden weiter unterteilt in schwere und leichte SEE, wobei hier keineeinheitliche Definition vorzufinden ist. Nach dem BGR zählen lediglich La, Ce, Prund Nd zu den leichten SEE, die 12 restlichen Elemente werden als schwere SEEeingestuft (vgl. BGR Commodity Top News Nr. 36, S. 1). AndereForschungseinrichtungen zählen zu den leichten SEE beispielswiese noch Promethium, Samarium, Europium und Gadolinium dazu (USGS, Yearbook 2011, S.2).

Genau genommen ist der Name der Seltenen Erden eigentlich irreführend, da sieweder besonders selten, noch Erden sind (IUPAC, Cornell, S.1). Sie sind mit relativhoher Konzentration auf der Erdkruste vorzufinden. Der Gehalt der zwei seltenstenSEE Thulium und Lutetium ist rund zweihundertmal höher als Gold (vgl. Wäger,Lang, S. 16). Doch warum zählt die Europäische Kommission im Rahmen der„Rohstoffinitiative“ die SEE dann zu den besonders „kritischen Metallen“. Dieaufgeführten Gründe dafür seien, dass die „besonders wichtig in ihrem Nutzen undselten in ihrer Verfügbarkeit“ (Öko-Institut, SEE - Daten Fakten, S. 1).

Die SEE gelten als besonders wichtig, da sie vor allem in sogenannten „Schlüsseltechnologien“ Anwendung finden. Außerdem besitzen sie sowohl für die Herkunftsländer (vor allem China) als Exportgut und ihrer Anwendungen für die Importländer strategische Bedeutung. Im Zusammenhang mit den SEE fällt auch häufig der Begriff „Gewürzmetalle“. Diese sind definiert als Metalle, die wegen ihrer besonderen Funktionseigenschaften nur in Spuren in Hochtechnologien zum Einsatz kommen (vgl. Meissner, Folie 18).

Die wichtigsten Anwendungsgebiete sind in der folgenden Abbildung aufgeführt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Haupteinsatzgebiete von Seltenen Erden (Öko-Institut, SEE - Daten Fakten, S.5)

2 Zerlegen einer elektrischen Zahnbürste

Um der Frage nach der Suche nach den SEE weiter auf den Grund zu gehen,wurden im Rahmen des Seminars mehrere verschiedene elektrische Geräte (zumBeispiel Handy, Festplatte, Lautsprecher, Rauchmelder) zerlegt, bei deneneventuell SEE vermutet werden können. In dieser Arbeit wird das Zerlegen einesAntriebsteils beziehungsweise Handstücks einer elektrischen Zahnbürste derFirma BRAUN vom Typ 4729 Oral-B plak control 3D action mit Timer und NH-Akkumulator zerlegt (s. Abb.2). Diese Zahnbürste wird induktiv aufgeladen und istdeswegen kabellos und wasserdicht, was beim Zerlegen zu einigen Problemenführte.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Handstück Oral-B plak control 3D action von BRAUN

Diese Zahnbürste wurde damit beworben, dass sie „bis zu 2x mehr Plaque als eine herkömmliche Handzahnbürste“ entfernt, da Sie sich mit 7600 Rotationen und 20000 Pulsationen pro Minute bewegt (Braun-Service-Station). Daraus lässt sich schließen, dass sich in diesem Handstück ein kleiner Elektromotor befindet, der möglicherweise mit einem Neodym-Eisen-Bor-Magneten betrieben wird. Das Handstück hat ein Gewicht 129 g, eine Höhe von ungefähr 19 cm und eine ovale Standfläche mit den Maßen 2,8 cm auf 3,3 cm.

2.1 Der Zerlegungsvorgang

Das Zerlegen des Handstücks wird im Folgenden in drei Schritte unterteilt.

Im ersten Schritt war es das Ziel in das Innere der Antriebteils zu gelangen. Das war jedoch nur mit der Anwendung roher Gewalt des Seminarleiters möglich, da das Handstück an allen Seiten dicht verschlossen war. Mit Hilfe eines kleinen Hammers und einer Zange wurde die ovale Standfläche des Handstücks herausgebrochen. Das Innenleben bestand aus einer lose eingelegten Metallfeder, einer Kupferspule (um ein Kunststoff gewickelt), einem Akkumulator und einem ungefähr 19 cm langen Innenbauteil (s. Abb.3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: 1.Zerlegungsschritt

Im nächsten Schritt wurde das Element für die Zahnbürstenmechanik weiterzerlegt. Zunächst wurde das untere Plastikteil , die als Hülle für den Akku diente,mit der Hand weggebrochen und dann die an das Bauteil gelötete Platine mit einerZange abgeklemmt. Anschließend kamen ein weiterer aufgewickelter Kupferdraht,eine orange durchsichtige Plastikfolie, mehrere leicht poröse Gummischlaufen undKleinteilchen zum Vorschein. Aus dem Metallgehäuse konnte mittels kleiner Zangeund kleinem Schraubenzieher ein weiteres weißes Plastikgehäuse herausgelöstwerden, das die zu Beginn aus dem Handstück ragende Metallstange für dieZahnbürstenaufsätze umhüllte. Übrig blieben nach weiterem kurzem Zerlegen die

Reste des Metallgestells und ein etwa 4 cm langer Metallkasten, in dem sich der Motor der elektrischen Zahnbürste befand (Abb.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 4: 2.Zerlegungsschritt

Der dritte und letzte Schritt bestand nun daraus, den zuvor beschriebenen kleinenMetallkasten beziehungsweise Motorgehäuse noch so weit wie möglich zuzerlegen. Dies ging jedoch abermals nicht ohne der Anwendung von roher Gewalt.Mit Hilfe einer Zange musste das untere Ende des Gehäuses herausgebrochenund die inneren Bestandteile herausgezogen werden. Neben ein paar kleinenPlastikteilchen waren im Inneren zwei V-förmig gebogene Metalldrähte, ein kleinerElektromotor und zwei abgerundete Magneten. Diese beiden Magneten sind dieentscheidenden und für Arbeit interessanten Bestandteile des Handstücks derelektrischen Zahnbürste und werden im Folgenden noch weiter untersucht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5: 3.Zerlungsschritt

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