Seltenerdmetalle werden zum Bau von Autos, Fernsehern und F verwendet

Steve Metcalf kennt die Kraft eines Magneten. Als Kind fand er heraus, wie er sein ferngesteuertes Auto schneller fahren ließ. Der Schlüssel? Ändern der Positionen der Magnete im Inneren der Elektromotoren.

Als zertifizierter Meistertechniker und Inhaber mehrerer Reparaturwerkstätten in Fort Worth, darunter Dealer Alternative in der 701 White Settlement Road, versteht er nun die immer wichtigere Rolle von Magneten, damit Autos funktionieren.

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Das Öffnen von Fenstern, das Benutzen einer automatischen Sitzverstellung oder das Fahren eines Elektroautos erfordert Magnete, die aus seltenen Erden bestehen. Die Magnete würden in der Elektroautoindustrie immer wichtiger, sagte Metcalf, weil sie klein und leistungsstark seien.

„Sie speichern mehr Energie als nur ein normaler Magnet“, sagte Metcalf. „Die Elektromotoren sollen so kompakt wie möglich sein.“

Mit der Nachfrage geht ein Bedarf an Angebot einher – und die Automobilindustrie ist hungrig nach Magneten.

General Motors unterzeichnete einen Vertrag mit dem US-amerikanischen Seltenerdmetallunternehmen MP Materials über die Lieferung von Hochleistungsmagneten für den Einsatz in mehr als einem Dutzend seiner Elektrofahrzeuge, darunter Hummer, Cadillac LYRIQ und Chevrolet Silverado.

Diese Spezialmagnete bestehen aus Seltenerdelementen – 17 Metallen des Periodensystems, die in der Erdkruste vorkommen.

Von F-35-Jets über Mobiltelefone und Ohrhörer bis hin zu Katalysatoren und Windkraftanlagen ist alles auf diese 17 Elemente angewiesen. Die USA sind bei der Produktion und dem Abbau der Materialien ins Hintertreffen geraten und verlassen sich auf Länder wie China, was die US-Regierung als nationales Sicherheitsrisiko ansieht. Myanmar liegt bei der Produktion seltener Erden hinter den USA und China, der Großteil der dort produzierten Produkte wird jedoch nach China exportiert.

Fort Worth ist nun ein Akteur bei der Wiederherstellung der Lieferkette für seltene Erden des Landes, da MP Materials in Alliance eine Anlage für seltene Erden-Magnete baut.

Was ist ein Seltenerdelement? Seltene Erden sind 17 Elemente des Periodensystems. Ein Auto ist einer der einfachsten Orte, um etwas aus Metall zu sehen.

Matt Sloustcher, ein Sprecher von MP Materials, beschreibt sie als die Bausteine ​​der modernen Wirtschaft. Sie sind besonders nützlich, da die Wirtschaft zunehmend auf elektrische Energie angewiesen ist.

Wofür werden die einzelnen Seltenerdelemente verwendet?

Scandium:Luft- und Raumfahrtkomponenten, Aluminiumlegierungen

Yttrium:Laser, Fernseh- und Computerbildschirme, Mikrowellenfilter

Lanthan:Laser, Fernseh- und Computerbildschirme, Mikrowellenfilter

Wachs:Katalysatoren, Ölraffination, Glaslinsenherstellung

Praseodym:Flugzeugmotoren, Kohlebogenlichter

Neodym:Computer-Festplattentreiber, Mobiltelefone, Hochleistungsmagnete

Promethium:Tragbare Röntgengeräte, Atombatterien

Samarium:Hochleistungsmagnete, Ethanol, PCB-Reiniger

Europium:Fernseh- und Computerbildschirme, Laser, optische Elektronik

Gadolinium:Krebstherapie, MRT-Kontrastmittel

Terbium:Festkörperelektronik, Sonarsysteme

Dysprosium:Laser, Steuerstäbe für Kernreaktoren, Hochleistungsmagnete

Holmium:Hochleistungsmagnete, Laser

Erbium:Glasfaser, Steuerstäbe für Kernreaktoren

Thulium:Röntgengeräte, Halbleiter

Ytterbium:Tragbare Röntgengeräte, Laser

Paris: chemische Verarbeitung, LED-Glühbirnen

„Sie werden im Wesentlichen zur Herstellung der weltweit stärksten und effizientesten Magnete verwendet, die für die Elektrifizierung der Weltwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind“, sagte er.

Anders als der Name vermuten lässt, sind Seltenerdelemente eigentlich gar nicht so selten.

Beispielsweise sei Cer, das für die Herstellung wichtiger Fahrzeugteile wie Katalysatoren verwendet wird, ebenso reichlich vorhanden wie Kupfer und Nickel, sagte Rod Eggert, ein auf Mineralienökonomie spezialisierter Professor an der Colorado School of Mines.

Was selten sei, sagte Eggert, sei, dass die Elemente effizient abgebaut und verarbeitet würden. Laut einem Bericht des US-Energieministeriums entfallen derzeit 92 % der weltweiten Magnetproduktion und 58 % des Abbaus seltener Erden auf China.

China produziert 92 % der Seltenerdmagnete der Welt. Das bereitet Regierungsvertretern, Herstellern und Rüstungsunternehmen ein wenig Unbehagen. „Es gab nur sehr wenige Fälle, in denen wir als Hersteller in den USA oder als Kunden in den USA die Seltenerdmaterialien nicht tatsächlich erhalten haben“, sagte Eggert. „Aber es ist ein Risiko, insbesondere im Bereich der nationalen Sicherheit.“

Letztes Jahr wurden die Lieferungen des F-35-Jets von Lockheed Martin vorübergehend ausgesetzt, nachdem das Pentagon einen Magneten gefunden hatte, der aus nicht autorisiertem Material aus China hergestellt worden war. Jeder Jet verbraucht 920 Pfund Seltenerdmetalle. Auch andere militärische Ausrüstung wie Nachtsichtbrillen nutzen die Materialien, so das Science History Institute.

„Das Anliegen ist die Entwicklung nachhaltiger Umweltauswirkungen“

Langfristige Bedenken bestehen laut Eggert darin, ob das Land über genügend Seltenerdmaterialien verfügt, um Alltagsprodukte erschwinglich zu halten, und ob die Metalle auf umweltfreundliche Weise abgebaut werden können, sagte er. Bei den beiden Hauptmethoden zur Gewinnung der Metalle werden giftige Chemikalien freigesetzt. China erkannte „Krebsdörfer“ als Folge des nahegelegenen Abbaus seltener Erden.

„Wirklich geht es darum, nachhaltige Umweltauswirkungen und Umweltvorschriften für den Bergbau zu entwickeln“, sagte Eyad Massad, Professor und Direktor für globale Partnerschaften an der Engineering Experiment Station der Texas A&M University. Forscher beginnen, alternative Wege zu finden, um die Elemente abzubauen, ohne Chemikalien freizusetzen. Beispielsweise werden Bakterien eingesetzt, um die Metalle abzutrennen und sie aus der Kohlenasche zu extrahieren. Es gebe Bemühungen, Ersatz für seltene Erden zu finden, aber die Ersatzstoffe seien nicht so effektiv, sagte Massad.

Der Bergbau werde Fort Worth nicht unbedingt beeinträchtigen, sagte Massad, da sich die Minen von MP Material in Mountain Pass in Kalifornien befinden – der einzigen Mine für seltene Erden im Land.

MP-Materialien in Fort Worth

MP Materials hat im vergangenen April den Grundstein für seine Magnetfabrik in Alliance gelegt und im September den Rohbau des Gebäudes fertiggestellt.

„Gleichzeitig verstärken wir unser Team deutlich und bauen unsere technische Organisation sowie unsere Fertigungskapazitäten schnell aus“, sagte Sloustcher.

Das Unternehmen plantJames Litinsky, Gründer von MP Materials, werde Ende dieses Jahres mit der Lieferung von Legierungen aus dem Werk in Fort Worth an General Motors und im Jahr 2025 mit der Lieferung von Magneten beginnen damit das Personal bis zum Spätsommer einziehen kann.

„Unser Ziel ist es, diesen Standort zum Zentrum der weltweit modernsten Magnetforschungsprojekte zu machen“, sagte Litinsky.

MP Materials meldete in seinen Ergebnissen für 2022 einen Nettogewinn von 289 Millionen US-Dollar – eine Steigerung von 114 %.

Litinsky sagte, die Schaffung des Forschungszentrums sei ein weiterer Schritt vorwärts, um mehr Gewinn zu erzielen.

„Wir wollen einen Magnet-Champion schaffen“, sagte Latinsky. „Und deshalb ist alles, was wir tun, darauf ausgerichtet. Und wenn wir an Forschung denken … ist das nicht wie eine Denkfabrik. Dies ist forschungsorientiert, um ein Franchise zu schaffen, das in den kommenden Jahrzehnten enorm wertvoll sein wird.“

Seth Bodine ist Reporter für Geschäfts- und Wirtschaftsentwicklung beim Fort Worth Report. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected] und folgen Sie ihm auf Twitter unter @sbodine120.

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von Seth Bodine, Fort Worth Report 12. März 2023

Seth Bodine ist der Wirtschaftsreporter des Fort Worth Report. Zuvor berichtete er als Mitglied des Report for America Corps für den öffentlichen Radiosender KOSU über Landwirtschaft und ländliche Themen in Oklahoma.... Mehr von Seth Bodine