Japanische Fortschritte bei Seltenerd-Alternativen bringen viele Vorteile mit sich

China hat den Zugang zu Seltenerdmineralien, die in Technologien wie Elektrofahrzeugmotoren verwendet werden, im Würgegriff. Diese neuen Alternativen werden eine willkommene Entlastung der Lieferkette bedeuten.

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China hält etwa 70 % des Marktanteils im Abbau seltener Erden und gefährdet damit die wirtschaftliche Sicherheit vieler Länder. Japanische Hersteller beschleunigen jedoch die Entwicklung alternativer Technologien, um den Einsatz seltener Erden zu reduzieren.

Unternehmen wie Proterial (ehemals Hitachi Metals) wollen Magnete aus Neodym, einer Art seltener Erde, ersetzen. Neodym ist derzeit das gängige Material für Motoren von Elektrofahrzeugen (EV).

Proterial und andere Unternehmen bemühen sich nun um die Kommerzialisierung ihrer neuen Technologien. Sie glauben, dass die Notwendigkeit, den Einsatz von Neodym zu reduzieren, mit der Abkehr von der Abhängigkeit von China zunehmen wird.

Proterial hat einen „Hochleistungs-Ferritmagneten“ für EV-Motoren entwickelt. Man geht davon aus, dass dieses neue magnetische Material Neodym in Elektromotoren ersetzen kann. Darüber hinaus hat das Unternehmen bereits damit begonnen, Anfragen entgegenzunehmen und Muster an Motorenhersteller zu liefern.

Wie arbeiten Sie? Ferritmagnete bestehen hauptsächlich aus Eisen und enthalten keine seltenen Erden. Dies trägt dazu bei, ihre Kosten zu senken. Gleichzeitig wurden die Herstellungsmethode und die Platzierung der Magnete im Motor so konzipiert, dass ihre maximale Leistungsabgabe der von Motoren mit Neodym-Magneten möglichst nahe kommt.

Auch der weltweit tätige Automobilteilehersteller Denso hat eine Alternative entwickelt. Es handelt sich um einen „Eisen-Nickel-Übergittermagneten“, der ausschließlich Eisen und Nickel als Rohstoffe verwendet. Dennoch hat er eine gleichwertige oder bessere Leistung als ein Neodym-Magnet erreicht. Denso hofft, dass die Verwendung dieses Magneten innerhalb einiger Jahre kommerzialisiert wird.

Darüber hinaus haben die Toshiba Corporation und die Tohoku Gakuin University einen isotropen Samarium-Eisen-Verbundmagneten entwickelt. Durch die Verwendung von Samarium, einem leichter verfügbaren Material, konnten sie die benötigte Menge an Neodym um die Hälfte reduzieren. Trotz dieser Reduzierung entspricht die Leistung der von Neodym-Magneten.

Auch Toshiba geht davon aus, dass diese Technologie in den nächsten Jahren kommerzialisiert wird.

Auch außerhalb des Motorenbereichs schreitet die Bewegung zur Reduzierung des Einsatzes seltener Erden voran. Toray Industries, Inc. hat „hochbeständige Zirkonoxidkugeln“ entwickelt. Die Zirkonoxidkugeln werden bei der Herstellung von Hochleistungskeramik eingesetzt, unter anderem für den Einsatz in Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien.

Das Unternehmen ersetzt seltene Erden, die typischerweise als Stabilisatoren eingesetzt werden, durch andere Materialien. Mittlerweile zeichnen sie sich durch eine verbesserte Haltbarkeit aus, was die Häufigkeit des Austauschs verringert und ansonsten die Kosten senkt.

Zukünftig beabsichtigt das Unternehmen, weitere Anwendungen zu entwickeln, beispielsweise Lager. Auf diese Weise will man mit den Zirkonoxidkugeln bis zum Geschäftsjahr 2030 einen Umsatz von mehreren Milliarden japanischen Yen erzielen.

Es gibt insgesamt 17 Arten von Seltenerdelementen. Ihre breite Anwendung hat ihnen den Namen „Vitamine der Industrie“ eingebracht.

Insbesondere die Anerkennung seltener Erden als lebenswichtiges Gut hat seit der „Seltene-Erden-Krise“ im Jahr 2010 zugenommen. Zu diesem Zeitpunkt verhängte China effektiv ein Embargo für ihre Lieferungen nach Japan. Eine stabile Beschaffung ist daher als wichtiges Thema anerkannt.

Die chinesische Regierung erwägt erneut ein Embargo für Technologien zur Herstellung von Hochleistungsmagneten auf Basis seltener Erden. Tatsächlich hat Peking die Tendenz gezeigt, diese globale Abhängigkeit von China als Mittel zur wirtschaftlichen Einschüchterung zu nutzen. Allerdings dürfte dieses Verhalten auch die Bemühungen anderer Länder beschleunigen, ihren Einsatz seltener Erden zu reduzieren.

(Lesen Sie den Artikel auf Japanisch.)

Autor: Michito Ida

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