Durchbruch: Seltene Erden aus erloschenen Vulkanen gewonnen

Wissenschaftler der Australischen Nationaluniversität (ANU) und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben bahnbrechende Forschungsergebnisse zur Gewinnung von seltenen Erden aus dem Inneren erloschener Vulkane bekannt gegeben. Diese Entdeckung könnte die globalen Vorräte dieser wertvollen Rohstoffe, die in vielen Branchen Verwendung finden, erheblich beeinflussen.

Metalle der Seltenen Erden (engl. rare-earth elements, REE), sind eine Gruppe von 17 chemischen Elementen. Sie sind aufgrund ihrer starken Verteilung und kleinen Lagerstätten extrem schwer zu gewinnen und kommen niemals in reiner Form vor. Ihr gesamter Anteil in der Erdkruste beträgt 164 ppm (Teile pro Million), was im Vergleich zu anderen Elementen relativ gering ist, zum Beispiel Sauerstoff, dessen Anteil 464.000 ppm beträgt, oder Gold, das in einer Menge von etwa 0,004 ppm vorkommt.

Metalle der seltenen Erden sind weniger rentabel zu gewinnen als Gold, dennoch wächst die Nachfrage nach ihnen stetig. Dies liegt an ihrem breiten Einsatz in verschiedenen Wirtschaftszweigen. Sie werden unter anderem zur Herstellung von Smartphones, Objektiven für Digitalkameras, Windturbinen, Computerfestplatten, Batterien, LEDs, Lasern, Elektromotoren sowie Monitoren und Fernsehern verwendet. Rund 70 Prozent der weltweiten Gesamtproduktion von Metallen der seltenen Erden entfällt auf China.

Die neuesten Forschungen der ANU und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zeigen, dass das Innere erloschener Vulkane eine wertvolle Quelle für Metalle der seltenen Erden sein kann. Die im Fachjournal „Geochemical Perspectives Letters“ veröffentlichte Arbeit zeigt, dass magmatische Gesteine aus dem Inneren inaktiver Vulkane deutlich größere Mengen an REE enthalten als Gesteine aus aktiven Vulkanen.

Dr. Michael Anenburg, Geologe an der ANU und Mitautor der Studie, sagte: „Wir haben noch nie einen Ausbruch von eisenreicher Magma aus einem aktiven Vulkan gesehen, aber wir wissen, dass es in einigen Millionen Jahre alten erloschenen Vulkanen solche Ausbrüche gab.“ Dr. Anenburg fügte hinzu, dass solche vulkanischen Lagerstätten weltweit vorkommen könnten.

Um den Einfluss der Bedingungen der Entstehung eisenreicher Magma auf den REE-Gehalt zu verstehen, führten Wissenschaftler im Experimentellen Petrologielabor der ANU mehrere Experimente durch. Sie simulierten Vulkanausbrüche und erhielten Gesteine, die denjenigen aus eisenreichen erloschenen Vulkanen ähneln.

Sie platzierten chemische Mischungen mit einer Zusammensetzung, die den vulkanischen Gesteinen entspricht, in einem Druckofen und erhitzten sie auf 800-1500 Grad Celsius für zwei bis fünf Tage, bis sie vollständig geschmolzen waren. Nach der Analyse der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung dieser Gesteine stellten die Wissenschaftler fest, dass die höchste Konzentration von REE in Mineralien der Phosphatgruppe wie Apatit, Monazit und Xenotim zu finden ist.

Die Forschungsergebnisse waren überraschend. Die im Labor gewonnenen Gesteine enthielten bis zu 100 Mal mehr Elemente der seltenen Erden als einige derzeit abgebaute Vorkommen. Derzeit befinden sich die größten weltweiten Lagerstätten an Metallen der seltenen Erden in China, und in Europa ist Schweden der führende Produzent. Doch laut Dr. Anenburg könnte Australien bald zu einem wichtigen Akteur auf dem REE-Markt werden, durch die Ausbeutung neuer Vorkommen.