published 13.12.2025

Bild: ChatGTP

Derzeit genießen seltene Erden große Aufmerksamkeit. Wie selten sind sie und was haben sie uns zu bieten?

Ein kleiner Unterschied

Wenn wir stundenlang den Garten umgraben, dann denken wir nicht an „seltene Erden“, sondern hoffen, dass wir bald damit fertig sind. Würden wir aber tiefer graben, dann könnte es sein, dass wir auf etwas ganz Unerwartetes und Wertvolles stoßen: auf eine seltene Erde.

Dazu eine kurze Erklärung: Was uns umgibt besteht aus Atomen und diese bestehen aus einem winzigen Kern, der von einer kleinen Wolke umgeben ist. Diese Wolke setzt sich aus elementaren Wolkenteilchen zusammen, genannt Elektronen. Es gibt auf der Welt Atome mit nur einem Wolkenteilchen und solche mit knapp hundert.

Diese Zahl ist sehr wichtig und sie wird von Wissenschaftlern „Ordnungszahl“ genannt wird. Aus Atomen mit sechs Elektronen beispielsweise bildet sich eine feste dunkle Materie, die Kohle. Hier wirken die Elektronen wie Leim und kleben die Atome ziemlich ungeordnet aneinander. Das ergibt dann diese Klumpen, die im Ofen landen.  Ganz selten aber fügen sich eben diese Atome sehr ordentlich und symmetrisch zusammen – dann haben wir einen Diamanten.

Wenn wir diesen Kohlenstoff-Atomen jetzt ein Elektron hinzufügen, also auf insgesamt sieben, dann kommt etwas ganz anderes heraus: jetzt kleben die Elektronen gerade mal zwei Atome zusammen. Das ergibt dann keinen festen Stoff, sondern ein Gas, von dem wir jeden Tag ein paar tausend Liter ein und ausatmen: es ist der Stickstoff.

Atome mit 29 Elektronen wiederum bilden einen rötlichen, festen, aber biegsamen Stoff. Und da passiert nun etwas besonderes: nicht alle Wolkenteilchen werden zum Kleben verwendet, sondern einige dürfen frei zwischen den Atomen herumschwirren. Und weil die Wolkenteilchen, die Elektronen, elektrisch geladen sind kann man durch dieses Material elektrischen Strom leiten, der von diesen freien Elektronen transportiert wird. Das Material heißt Kupfer, es ist der bevorzugte Werkstoff des Elektrikers.

Wozu soll das gut sein?

Noch etwas hatte ich Ihnen über unsere Wolkenteilchen, die Elektronen verschwiegen. Sie sind winzige Magnetnadeln; sie richten sich einerseits in einem externen Magnetfeld aus und erzeugen andererseits um sich herum ein eigenes. In fast allen Stoffen richten sich diese kleinen Magnete in den Wölkchen genau so aus, dass sich ihre Magnetfelder gegenseitig kompensieren. Der aus ihnen gebildete Körper ist deshalb insgesamt unmagnetisch.

In fast allen Stoffen ist das so. Nehmen Sie dem oben erwähnten Kupfer von seinen 29 Elektronen aber ein paar weg, dann bekommen Sie mit 26 das Eisen, mit 27 das Kobalt und mit 28 das Nickel. Und ausgerechnet hier richten sich die Elektronen so aus, dass ein netto Magnetfeld übrig bleibt, welches den ganzen Körper zum Magneten macht.

Wozu soll so ein Magnet gut sein? Zum Suchen der Stecknadel im Heuhaufen?

Es gibt noch andere Anwendungen: Wenn man durch ein Magnetfeld in einem Draht, z.B. aus Kupfer, einen elektrischen Strom schickt, dann wird auf diesen Draht eine Kraft ausgeübt. Ingenieure nutzen diesen Effekt, um daraus Elektromotoren zu bauen, wie sie in Ihrem Auto oder Ihrer Waschmaschine hilfreich sind. Umgekehrt wird in einem Draht, der durch ein Magnetfeld bewegt wird, eine elektrische Spannung induziert. Technisch umgesetzt wurde das in den alten Fahrrad-Dynamos und wird es heute in  den riesigen Windgeneratoren.

Elektrisierung weltweit

Je stärker das Magnetfeld, desto mehr Elektrizität kommt dann aus einem solchen Generator. Unter den oben erwähnten drei Kandidaten bietet Eisen das stärkste Magnetfeld – aber das ist noch nicht alles. Man fand heraus, dass Legierungen aus Eisen mit dem nicht alltäglichen Metall Neodym (mit 60 Elektronen) – und anderen Beigaben – ein drei bis fünffach stärkeres Magnetfeld erzeugen konnte.  Neodym gehört in der Sprache der Chemiker zu den „Seltenen Erden“, wobei es gar nicht so selten ist, nur seine Gewinnung ist extrem aufwendig.

Logischerweise rüstet man eine Windturbine, in deren Gondel in ein paar hundert Metern Höhe der Generator, also das Teil, das den Strom erzeugt, mit seinen Magneten untergebracht ist, lieber mit einem dieser modernen Magneten aus, dann kann man zig Tonnen an Gewicht einsparen. Besonders wichtig sind sehr starke Magnetfelder bei „Direct Drive“ Anlagen, wo der Generator sich mit der gleichen sehr niedrigen Drehzahl bewegt wie die Achse mit den Flügeln.

Neben Windgeneratoren profitieren natürlich auch E-Autos, wenn man leichtere Magnete in ihre Motoren einbauen kann, und es gibt eine Reihe militärischer Anwendungen, bei denen Supermagnete strategische Vorteile versprechen. Aus dieser Perspektive ist es von Bedeutung, dass China heute 65% dieser seltenen Erde produziert, aber alle Industrienationen Bedarf haben. Und nicht nur in Magneten, auch in vielen elektronischen Produkten hat sich Neodym inzwischen unentbehrlich gemacht.

Graben sie also weiter in Ihrem Garten, vielleicht beherbergt der ja noch eine kostbare Überraschung. Ein kg Neodym können Sie für $150 verkaufen.