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Wissenschaft

BGR-Studie zu Edelgasen

So knapp sind Helium, Xenon und Co. wirklich

Man braucht es nicht nur für Luftballons zum Kindergeburtstag: Helium kommt auch in Magnetresonanztomografen oder der Forschung zum Einsatz - und es gilt als knapp. Deutsche Forscher haben nun nachgerechnet, ob das auch stimmt.

Getty Images

Verkäufer mit Helium-Ballons (Archivbild)

Mittwoch, 24.10.2018   16:27 Uhr

Ganz einfach zu verstehen ist die Sache nicht. Das Edelgas Helium ist nach Wasserstoff das zweithäufigste Element im Universum. Bei der Kernfusion im Inneren unserer Sonne entsteht es ständig in großen Mengen. Gleichzeitig gibt es immer wieder Warnungen, dass die Versorgung hier auf der Erde knapp werden könnte. So haben die USA, der weltgrößte Heliumproduzent, sogar vor einigen Wochen verboten, dass Privatunternehmen Vorräte aus dem texanischen Cliffside-Speicherfeld kaufen können. Dabei wiederum handelt es sich um eine der wichtigsten Helium-Produktionsstätte des Landes. Doch die ist weitgehend leer.

Was ist da los? Rohstoffexperten der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) haben sich die Produktions- und Marktsituation bei Helium und vier weiteren Edelgasen nun näher angesehen. Die Ergebnisse haben sie auf einer Tagung in Hannover vorgestellt. Die wichtigste Botschaft: Helium ist nicht so knapp, wie es scheint.

Zwar wurde Helium sowohl von der EU als auch von den USA zuletzt als kritischer Rohstoff eingestuft. "Es ist davon auszugehen, dass sich diese Einschätzung in den kommenden Jahren ändern wird", so BGR-Experte Harald Elsner. In mehreren Ländern, insbesondere in Russland, würden derzeit teils sehr große Heliumprojekte entwickelt. "Diese können künftig den zurückgehenden US-amerikanischen Anteil in der Heliumproduktion vollständig ausgleichen."

Helium wird - anders als die Edelgase Neon, Argon, Krypton und Xenon - nicht aus der Luft gewonnen. Weil die Konzentration so gering ist, wird es stattdessen als Bestandteil von Erdgas abgetrennt. Über Jahrzehnte seien die USA der einzige Produzent in der westlichen Welt gewesen, heißt es bei der BGR. Inzwischen hätten aber auch Algerien, Katar, Australien und zuletzt auch Kanada die Produktion aufgenommen. Auch Polen und Russland stellten Helium her, sodass der US- Anteil an der Weltproduktion zuletzt nur noch bei 55 Prozent lag. Große, bislang ungenutzte Lagerstätten gibt es unter anderem in Tansania.

Immer neue Anwendungen für Xenon

Das weltweite Produktionsvolumen habe 2017 bei knapp 165 Millionen Kubikmetern gelegen. Aktuell koste der Kubikmeter Helium für Großkunden zwischen 6 und 7 Euro. Das Edelgas wird in der Medizin zum Betrieb von Magnetresonanztomografen (MRT), aber auch als Schweißschutzgas, Traggas für Zeppeline und Ballons sowie in der Forschung eingesetzt.

DPA

MRT-Untersuchung (Archivbild)

Deutlich angespannter als bei Helium stellt sich die Situation den Experten zufolge beim Edelgas Xenon dar. Das ist das seltenste der fünf untersuchten Edelgase. Weltweit wurden im vergangenen Jahr rund 12.200 Kubikmeter hergestellt. Zwei von rund 20 Anlagen stehen übrigens in Deutschland, bei Linde in Unterschleißheim und bei Air Liquide Deutschland in Krefeld. Der Weltmarktpreis für Xenon liegt derzeit bei 11.000 Euro pro Kubikmeter.

Die Nachfrage übersteige das Angebot allerdings seit Jahren. Deswegen rechnen die Rohstofffachleute mit weiteren Preisanstiegen. "Der Grund liegt darin, dass für Xenon immer neue Anwendungsbereiche entdeckt werden. Aufgrund der dann zunehmenden Nachfrage nach diesem Gas steigen dann regelmäßig für einige Jahre auch die Preise", so Elsner.

Aktuell wird Xenon unter anderem als Leuchtmittel, Lasergas, in der Halbleiterindustrie sowie als Hightech-Narkosemittel eingesetzt. Auch für die Antriebe von Satelliten dürfte es in Zukunft verstärkt genutzt werden.

chs

insgesamt 9 Beiträge
Strangelove 24.10.2018
1. Zumindest das leichflüchtige Helium
wird in der Erdkruste ständig nachproduziert denn es stammt aus dem Alpha-Zerfall schwerer Elemente. Auch wenn es eine Weile dauert bis sich das in Gaslagerstätten anreichert, es bildet sich permanent nach und das ist auch [...]
wird in der Erdkruste ständig nachproduziert denn es stammt aus dem Alpha-Zerfall schwerer Elemente. Auch wenn es eine Weile dauert bis sich das in Gaslagerstätten anreichert, es bildet sich permanent nach und das ist auch notwendig, denn in der Atmosphäre hält es sich nicht lange, es entweicht in den Weltraum.
permissiveactionlink 24.10.2018
2. Xenon
ist mitnichten das seltenste Edelgas, das natürlich auf und in der Erde vorhanden ist, sondern Radon. Es ist noch millionenfach seltener als Xenon. Über den Begriff "Produktion von Edelgasen" könnte man diskutieren. [...]
ist mitnichten das seltenste Edelgas, das natürlich auf und in der Erde vorhanden ist, sondern Radon. Es ist noch millionenfach seltener als Xenon. Über den Begriff "Produktion von Edelgasen" könnte man diskutieren. Isolieren, Abtrennen etc. wäre vielleicht passender für chemische Elemente, die n i c h t als chemische Verbindung in der Erdkruste und Atmosphäre auftreten. Helium ist das zweithäufigste Element im Universum, es ist aber auch das zweitleichteste : genau wie bein Wasserstoff reicht die Gravitation der Erde nicht, um diese beiden einzigen "Nichtmetalle" (nach Definition der Astronomen) in der Erdatmosphäre zu halten. Helium entsteht neben Radon (und einem gewissen Isotop des Argons, Ar40 aus K40 oder Cl40)) ausschließlich durch radioaktiven Zerfall aus Uran und Thorium. Die übrigen Edelgase Neon, Argon, Krypton und Xenon sind die "Produkte" und Überbleibsel von schon lange erloschenen Sternen und deren Supernova-Explosionen. Das Helium der Erde ist also kein Überbleibsel des Urknalls, sondern in gewisser Weise auch Sternenstaub, wenn auch über den Umweg über sehr schwere Elemente, die nur im r-Prozess bei Supernova-Explosionen und hohen Neutronenflussdichten entstehen, nicht jedoch durch Kernfusion. Die endet schon beim Eisen- bzw. Nickel56.
newline 24.10.2018
3. Reicht bei modernen
MRT nicht mittlerweile Stickstoff zur Kühlung aus?
MRT nicht mittlerweile Stickstoff zur Kühlung aus?
neutron76 24.10.2018
4. Stickstoff kann Helium bei Supraleitung noch nicht ersetzen
@newline: Stickstoff funktioniert nur bei bestimmten Werkstoffen, die aber als Leiter für die Anwendung im MRT nicht geeignet sind. Das gilt vermutlich auch für andere ähnliche Anwenungen (CERN, ITER, Wendelstein7x).
@newline: Stickstoff funktioniert nur bei bestimmten Werkstoffen, die aber als Leiter für die Anwendung im MRT nicht geeignet sind. Das gilt vermutlich auch für andere ähnliche Anwenungen (CERN, ITER, Wendelstein7x).
spiegelonline-leser 24.10.2018
5. geht nicht
aus den mit N kühlbaren Supraleitern lassen sich keine Drähte fertigen, alle bekannten Materialien sind spröde Keramiken oder halten keinen großen magnetischen Flussdichten stand. Starke Magnete werden meist aus einer [...]
Zitat von newlineMRT nicht mittlerweile Stickstoff zur Kühlung aus?
aus den mit N kühlbaren Supraleitern lassen sich keine Drähte fertigen, alle bekannten Materialien sind spröde Keramiken oder halten keinen großen magnetischen Flussdichten stand. Starke Magnete werden meist aus einer Nb-Legierung gebaut, die man mit He kühlen muss.

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