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Die Ökonomie der Elemente

Gadolinium (Gd )

Was im Periodensystem an Wirtschaft steckt.





Das silbrig- bis grauweiß glänzende Metall ist im Gegensatz zu den meisten anderen der sogenannten Seltenen Erden tatsächlich selten. Es ist formbar, oxydiert in feuchter, aber nicht in trockener Luft, seine Stäube sind feuergefährlich und explosiv. Die Curie-Temperatur von 19,3 Grad Celsius ist eine der höchsten aller Elemente, oberhalb dieses Wertes verliert der Rohstoff seine dauermagnetische Eigenschaft. Außerdem absorbiert Gadolinium neutrale Teilchen besser als jedes andere Material.

Der hohe Wirkungsquerschnitt (Absorption neutraler Teilchen) macht Gadolinium zum idealen Rohstoff für Steuerstäbe in Atomkraftwerken. Als Kontrastmittel wird es in der Magnetresonanztomografie (MRT) verwendet. Wegen der hohen Curie-Temperatur eignet es sich auch für Temperaturfühler.

Fügt man es Eisen oder Chrom bei, lassen sich die Metalle leichter bearbeiten und deren Hitzeresistenz erhöhen. Wieder beschreibbare CDs enthalten Gadolinium, in Dioden sorgt es für ein grünes Leuchten, etwa bei Radarbildschirmen.

Das Kristall Kalium-Gadolinium-Wolframat in Verbindung mit Neodym steckt in Laser-Entfernungsmessern, wie sie Handwerker zum Beispiel für das Ausmessen von Räumen einsetzen. Die farblosen Halbedelstein-Verbindungen mit Gallium oder Yttrium sind Ausgangsmaterialien für optische Komponenten, Halbleiter oder Diamant-Imitate.

Gadolinium kommt in der Natur nur gebunden vor, so im überaus raren Uranylcarbonat Lepersonnit-(Gd) – dem einzigen Mineral, in dem es den höchsten Anteil hat. Häufiger findet man Xenotim, Monazit oder Bastnäsit – hier liegt der Gadolinium-Anteil aber bei maximal vier Prozent, oft sogar nur im Promillebereich. Die weltweiten Reserven werden auf eine Million Tonnen geschätzt; die größten Vorkommen gibt es in der Region Innere Mongolei (China), weitere in Indien, Brasilien, Südafrika, den USA, Grönland, Australien und Tansania. Die Aufbereitung ist ein komplexer Prozess, bei dem in mehreren Stufen Schwefel-, Natron- und Salzsäure zum Einsatz kommen.

Marktführer ist China Northern Rare Earth (Group) High-Tech Co., Ltd. – aus dessen Bayan-Obo-Mine stammt der Großteil aller weltweit gehandelten Seltenen Erden. Weitere Anbieter sind Goodfellow Corporation, GFS Chemicals, Super Conductor Materials und All-Chemie aus den USA oder die deutsche Thermo Fischer GmbH.

… wird vom Anbieter China dominiert. Die weltweite Produktion von reinem Gadolinium wurde im Jahr 2016 auf 2750 Tonnen geschätzt, ein leichtes Überangebot. Die wichtigsten Märkte sind Asien, Nordamerika und Europa.

Im Großhandel wurden für eine Tonne Gadoliniumoxid circa 11 800 Dollar bezahlt. Gehandelt wird es in Form von Pulver, Chips, Folien oder dünnen Stäben. In kleineren Einheiten für Endkunden kosten etwa 25 Gramm des Oxids knapp 80 Dollar. Reines Gadolinium liegt bei schätzungsweise 450 Dollar pro 100 Gramm.

Die Nachfrage steigt in der Metallindustrie, Medizintechnik und Atomindustrie. In Europa und Nordamerika nimmt der Verbrauch durch die erneuerbaren Energien zu, Gadolinium sorgt zum Beispiel in Windkraftgeneratoren für das nötige Magnetfeld. Die Entwicklung von Supraleitern könnte vielleicht ein neues Einsatzfeld werden: Die bisher leistungsstärksten Forschungsanlagen enthalten Gadolinium. Forscher wollen damit eines Tages Energie speichern oder Magnetschwebebahnen antreiben – entsprechend prognostizieren Analysten steigende Preise. ---

Ordnungszahl im Periodensystem: 64
Elementsymbol: schwarz (Feststoff): Gd
Relative Atommasse: 157,25