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Die Ökonomie der Elemente

Hafnium (Hf)

Was im Periodensystem an Wirtschaft steckt.





Die besondere Eigenschaft

Das silbergrau glänzende Schwermetall ist korrosionsbeständig und von hoher Dichte. Reines Hafnium ist relativ weich und leicht zu bearbeiten. Der Schmelzpunkt von 2233 °C zählt zu den höchsten überhaupt. Es absorbiert sehr gut Neutronen.

Wer braucht es?

In Atom-U-Booten nutzt man es für die Steuerstäbe zur Regulierung der Kettenreaktionen in den Reaktoren. Legierungen aus Metallen wie Niob, Tantal, Molybdän und Wolfram werden durch Zusätze von Hafnium besonders stabil und hitzebeständig, etwa für Flugzeug- oder Gasturbinen. Hafniumdiborid dient als Material für den Heizwiderstand in den Druckköpfen von Tintenstrahldruckern, es steckt auch in Hitzeschilden für die Raumfahrt oder Hochtemperaturverbundstoffen. Das extrem harte Hafniumcarbid findet man in Beschichtungen von Schneidwerkzeugen oder Plasmaschneidern.

Die chemische Industrie nutzt Hafnium-Katalysatoren für die Kunststoffherstellung. Hafniumoxid braucht man für Beschichtungen von optischen oder elektrischen Elementen, zum Beispiel für Thermofotovoltaikanlagen oder Speicherchips in Computern. Und für eine neuartige Klimaanlage für Gebäude, bei der durch eine Beschichtung des Daches eine forcierte Wärmeabgabe und Reflexion des Sonnenlichts erreicht wird. Außerdem in der Medizin für Strahlentherapien.

Wo findet man es?

In reiner Form nicht. Mit Hafnon ist nur ein einziges Mineral mit Hafnium als Hauptbestandteil bekannt. Für die Gewinnung werden vor allem sogenannte Zirconium-Mineralien wie Zirkon oder Allendeit verwendet, die bedeutendsten Vorkommen befinden sich in Australien, Kanada, China, Mosambik, Simbabwe und Marokko.

Wer verkauft es?

Industriell gehandeltes Hafnium fällt fast ausschließlich als Nebenprodukt bei der Herstellung von Zirconium (brand eins 04/2016) an, das in Brennstäben für Atomkraftwerke verwendet wird. Die Schwergewichte unter den Hafnium-Produzenten stammen daher aus dieser Industrie. Führend ist hier mit großem Abstand die französische Cezus, eine Areva-Tochter. Es folgt ATI Wah Chang aus den USA. Weitere Produzenten sind Westinghouse (USA), die australische Alkane Resources Ltd, Nanjing Youtian Metal Technology aus China und Chepetsky aus Russland.

Der Weltmarkt …

… ist sehr intransparent. Nach Schätzungen werden weltweit lediglich 70 Tonnen pro Jahr produziert. Mehr als zehn Prozent des Angebots stammt aus dem Recycling. China baut seine Produktion gerade erst auf. Gehandelt wird Hafnium in seinen Verbindungen als Kristall, Pulver, Schwamm oder in Form von Chips.

Der Preis …

… entsteht ohne gängige Marktmechanismen oder gar eine Börse. Zwischen 2016 und 2017 fiel der Preis für hochreines Hafnium leicht von circa 2000 US-Dollar pro Kilogramm auf etwas mehr als 1750 US-Dollar. Ende 2014 lag der Kilopreis noch bei 1000 US-Dollar.

Wie geht es weiter?

Bis 2026 erwarten die Analysten einen Anstieg der Nachfrage auf mehr als 150 Tonnen jährlich. Wissenschaftler der Stanford University forschen an neuen ultra-dünnen Halbleitern aus Hafnium-Diselenid, die schneller und viel kleiner als herkömmliche Modelle sind, vor allem viel weniger Strom verbrauchen.

Nach Schätzungen der US-amerikanischen Halbleiterindustrie könnte der Strombedarf durch die steigende Zahl der Computerchips – etwa durch Entwicklungen wie dem Internet der Dinge – im Jahr 2040 die weltweite Energieproduktion übersteigen. Entsprechend würde der Bedarf an energiesparenden Hafnium-Halbleitern steigen. In Russland, China und Australien werden Produktionen auf- beziehungsweise ausgebaut. Vielversprechend ist das Dubbo Zirconia Project (DSB) von Alkane Resources. Die Mine in Westaustralien lässt neben Zirconium auch eine reiche Hafniumausbeute von bis zu 200 Tonnen pro Jahr erwarten. ---

Ordnungszahl im Periodensystem: 72
Elementsymbol: Hf; Feststoff
Relative Atommasse: 178,96