IT-Welt: Materialien, die unsere Technologie antreiben.

Willkommen zum ersten Teil unserer aufschlussreichen Blogreihe, die sich der faszinierenden Welt der Materialien widmet, die in der Informationstechnologie (IT) zum Einsatz kommen. In dieser Serie beleuchten wir die unsichtbaren, aber entscheidenden Komponenten, die unsere digitalen Geräte antreiben und revolutionieren. Unser erster Teil konzentriert sich auf eine Gruppe von Elementen, deren Bedeutung oft unterschätzt wird, obwohl sie grundlegend für die Funktionalität und Leistungsfähigkeit moderner IT-Systeme sind: die seltenen Erden.

Teil 1: Seltene Erden

In der IT sind seltene Erden von unschätzbarem Wert, da sie einzigartige Eigenschaften besitzen, die sie für eine Vielzahl von Anwendungen unverzichtbar machen. Von den leuchtenden Farben unserer Displays bis hin zu den leistungsstarken Magneten in Festplatten und Elektrofahrzeugen, seltene Erden sind die stillen Helden der Technologiebranche. Doch mit großer Macht kommt auch große Verantwortung. Die Gewinnung und Verarbeitung dieser Elemente ist nicht nur komplex, sondern bringt auch bedeutende ökologische und soziale Herausforderungen mit sich. In diesem Teil unserer Serie werden wir die Bedeutung, die Herkunft und die Nachhaltigkeitsproblematik dieser Schlüsselelemente im Kontext der IT ausführlich untersuchen.

Während wir uns in diesem Teil auf die Rolle und die Herausforderungen von seltenen Erden in der IT konzentrieren, werden wir in den nächsten beiden Teilen der Serie unser Augenmerk auf andere wesentliche Materialien richten: Metalle im zweiten und nichtmetallische Materialien im dritten Teil. Diese umfassende Betrachtung ermöglicht es uns, ein ganzheitliches Bild der Materialzusammensetzung moderner IT-Geräte zu zeichnen und die verschiedenen Aspekte ihrer Nutzung und ihres Einflusses zu beleuchten. Bleiben Sie also dran, während wir diese faszinierende Reise durch die Welt der IT-Materialien fortsetzen.

Stellen Sie sich eine Welt ohne Smartphones, Computer oder Elektroautos vor. Fast unvorstellbar, oder? Diese Geräte sind das Rückgrat unseres digitalen Zeitalters, und sie alle teilen eine gemeinsame, wenngleich wenig bekannte, Grundlage: seltene Erden. Diese Gruppe von Metallen ist so wesentlich für die IT wie die Gewürze in der Küche eines Gourmetkochs.

 

Seltene Erden ermöglichen genau das: Sie sind die Helden im Verborgenen, die unsere Technologien leistungsstärker und kompakter machen. Ohne sie wären viele Innovationen undenkbar.

Doch was genau sind diese Elemente? Sie gehören zu einer Gruppe von 17 Metallen, die sich durch besondere magnetische, lumineszente und elektrochemische Eigenschaften auszeichnen​¹​. Ihre Namen wie Neodym, Lanthan oder Scandium klingen fast so geheimnisvoll wie ihre Anwendungen. Obwohl der Name ’seltene Erden‘ etwas Irreführendes hat – sie sind gar nicht so selten, wie man denken könnte – ist ihre Gewinnung komplex und nicht ohne Folgen​.

Wir werden ihr globales Vorkommen untersuchen, ihre vielfältigen Einsatzmöglichkeiten entdecken und die damit verbundenen Herausforderungen aufzeigen.

Herkunft von seltenen Erden

Seltene Erden sind zwar in der Erdkruste weit verbreitet, doch ihre Förderung ist geografisch konzentriert. China ist der Gigant in dieser Branche, mit einem Anteil von etwa 70 Prozent an der weltweiten Förderung. Aber auch andere Länder wie Australien, die USA und Brasilien tragen zur globalen Versorgung bei, wenn auch in deutlich geringerem Umfang.

Diese Metalle sind die unsichtbaren Baumeister unserer modernen Geräte. Sie sind in den Magneten von Festplatten zu finden und bestimmen die Farben auf unseren Bildschirmen. Die Eigenschaften der seltenen Erden erlauben es, Geräte zu schrumpfen und gleichzeitig ihre Leistung zu steigern​

Diese Elemente liegen nicht in reiner Form vor. Stattdessen sind sie in Mineralien eingeschlossen, aus denen sie mühsam extrahiert werden müssen. So kommt beispielsweise Neodym, ein Schlüsselelement für starke Magneten in Festplatten und Elektromotoren, hauptsächlich aus chinesischen Minen. Cer, nützlich in Katalysatoren und Poliermitteln, wird unter anderem in den USA und Indien abgebaut. Scandium, das in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Herstellung von Hochleistungsleuchten Verwendung findet, stammt aus Vorkommen in der Ukraine und Russland.

Die Verteilung dieser seltenen Metalle ist ein Spiegelbild der politischen und wirtschaftlichen Machtverhältnisse. Der Abbau und die Verarbeitung von seltenen Erden sind nicht nur eine Frage der Verfügbarkeit, sondern auch der technologischen Fähigkeiten und der Umweltstandards. Das komplexe Zusammenspiel dieser Faktoren beeinflusst direkt die Verfügbarkeit der Metalle für die Herstellung von IT-Komponenten.

Was sind seltene Erden?

In der IT-Branche sind seltene Erden wesentliche Bestandteile vieler Geräte und Komponenten. Hier sind einige Beispiele für den Einsatz von seltenen Erden in IT-Komponenten, sowie die damit verbundenen Folgen ihrer Entnahme:

Yttrium (Y) – „Der Farbmeister“, wird in vielen Leuchtstoffen verwendet und ist entscheidend für die roten, grünen und blauen Phosphore, die in Leuchtbirnen, Panels und Fernsehern zum Einsatz kommen​¹​.

 

 

Lanthanum (La) „Der Glasveredler“, – Lanthanum macht bis zu 50% der digitalen Kameragehäuse, einschließlich Handykameras, aus. Es wird auch in Glaspolituren verwendet und verleiht optische Eigenschaften​¹​.

Entnahme: Beim Abbau von Lanthanum entstehen erhebliche Mengen an toxischem Abfall. Für jede Tonne gewonnenes seltene Erdelement fallen etwa eine Tonne radioaktiver Rückstände an, welche die Umwelt belasten können​²​.

 

Cerium (Ce) -„Der Glanzgeber“ Cerium wird als chemisches Oxidationsmittel in Poliermitteln und als Katalysator in selbstreinigenden Öfen eingesetzt. Es ist auch ein wichtiger Bestandteil in Katalysatoren für Autos​¹​.

Entnahme: Der Abbau von Cerium und anderen seltenen Erden kann toxischen Staub, gasförmige Abfälle und Abwasser erzeugen, was die Luft- und Wasserqualität beeinträchtigt​²​.

 

Neodymium (Nd) „Der Dauermagnet“ – Neodym ist ein wesentlicher Bestandteil von Hochleistungsmagneten, die in Festplatten und CD-ROM- sowie DVD-Laufwerken eingesetzt werden. Es ist auch für die Stabilität des Spinnens der Festplattenspindel verantwortlich​¹​.

Entnahme: Die Förderung von Neodym führt zu enormen Mengen an toxischem Abfall. In der Bayan-Obo-Mine in China, der größten REE-Mine der Welt, lagern beispielsweise über 70,000 Tonnen radioaktives Thorium, das in das Grundwasser sickern und letztlich Trinkwasserquellen kontaminieren kann​²​.

 

Praseodymium (Pr) „Der Farbverstärker“ – Wird in Magneten, Lasern, Farbstoffen für Gläser und Emails sowie als Glaszusatzstoff in Schweißbrillen verwendet​¹​.

Folgen der Entnahme

Diese Elemente ermöglichen die Herstellung und Verbesserung von IT-Produkten, die wir täglich nutzen. Die Kehrseite der Medaille ist jedoch die Umweltbelastung durch ihren Abbau. Für jede Tonne geförderter seltener Erden fallen unter anderem 13kg Staub, 9,600-12,000 Kubikmeter Abgas, 75 Kubikmeter Abwasser und eine Tonne radioaktiver Rückstand an​²​. Zudem kann die mangelhafte Sicherung von Abraumhalden zu Kontamination von Grundwasser führen und die Gesundheit der Arbeiter und der lokalen Bevölkerung gefährden​²​.

Entfernung der Topsoilschicht und Bildung von Leaching Ponds: Die oberste Bodenschicht wird entfernt, um an die darunter liegenden mineralreichen Schichten zu gelangen. Danach werden chemische Lösungsmittel in sogenannten Leaching Ponds eingesetzt, um die seltenen Erden von anderen Elementen zu trennen. Diese Chemikalien können aus den Teichen in das Grundwasser sickern und dieses kontaminieren, wenn die Teiche nicht ordnungsgemäß abgesichert sind. Dies kann auch ganze Wasserwege beeinträchtigen​¹​.

 

 

Radioaktive Rückstände: Viele seltene Erden sind in Erzen enthalten, die auch radioaktive Elemente wie Thorium und Uran beinhalten. Beim Abbau und der Trennung dieser Erze bleiben radioaktive Rückstände übrig, die umwelt- und gesundheitsschädlich sind. In der Bayan-Obo-Mine in China, der größten Mine für seltene Erden weltweit, sind beispielsweise über 70.000 Tonnen radioaktiven Thoriums in den Absetzteichen gespeichert, die nicht richtig abgedichtet sind und deren Inhalte ins Grundwasser sickern, was letztlich auch Trinkwasserquellen gefährden kann​¹​.

 

Fazit zu seltenen Erden: 

Im ersten Teil unserer Serie tauchten wir in die Welt der seltenen Erden ein. Wir entdeckten, wie Yttrium, Lanthanum und andere nicht nur in Smartphones, sondern auch in E-Autos unverzichtbar sind. Sie sind die heimlichen Stars, die unsere Bildschirme bunt und Geräte leistungsstark machen. Selbst in modernsten Lasern finden sie Verwendung.

Seltene Erden bringen Farbe in unsere Displays und Power in Elektrofahrzeuge. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen technologische Sprünge möglich. Aber es gibt noch mehr in der IT-Welt. Neben diesen Helden gibt es andere wichtige Materialien. Tantal in Kondensatoren, Kobalt in Batterien, Palladium und Indium in Touchscreens. Alle stehen sie unter Druck. Sie sind selten und ihre Gewinnung ist komplex.

Diese Reise zeigt: Die Materialien in unseren Geräten sind vielfältig und kritisch. Ihre Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit sind Schlüsselfaktoren für die Zukunft der IT.

Demnächst: Teil 2- Metalle 

Unsere Reise in die Welt der seltenen Erden war erst der Anfang! In zwei Wochen geht’s weiter mit Teil 2. Dieses Mal dreht sich alles um Metalle. Kupfer, Aluminium, Gold – sie sind überall in der IT. Sie bilden das Kernstück unserer täglichen Geräte. Ihre Rolle in der Technologie ist zentral. Doch sie bringen auch Fragen mit sich. Themen wie Nachhaltigkeit und Verfügbarkeit stehen im Mittelpunkt.

Machen Sie sich bereit für eine spannende Tour durch die Metallwelt der IT. Wir beleuchten die Bedeutung und Herausforderungen dieser Materialien. In zwei Wochen entdecken wir gemeinsam die Metalle, die unsere digitale Welt antreiben. Seien Sie gespannt und verpassen Sie Teil 2 nicht!

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