Chip-Produktion in Gefahr: USA ohne Plan B für seltene Mineralien
Chinas Exportbeschränkungen könnten die US-Halbleiterindustrie in die Bredouille bringen
(Bild: William Potter/Shutterstock.com)
China stoppt die Ausfuhr der seltenen Mineralien Gallium und Germanium. Damit stehen die USA mangels Reserven vor einem Problem. Ein Gastbeitrag.
China hat vor kurzem den Export der Mineralien Gallium und Germanium in die USA verboten, da die Handelsspannungen zwischen den beiden Ländern zugenommen haben.
Diese Mineralien haben einen kritischen wirtschaftlichen Wert, da sie in Computerchips, in Militärtechnologie wie Nachtsichtgeräten und in der Industrie für erneuerbare Energien verwendet werden, wo sie für die Herstellung von Elektrofahrzeugen und Solarzellen wichtig sind. All diese Sektoren sind für die USA und die EU sehr sensibel.
Chinas Marktmacht
China hat eine überwältigende Marktmacht auf der Angebotsseite, da es die Quelle von 98 Prozent des primären Galliums und 91 Prozent des primären Germaniums ist. Primär bezieht sich auf "rohe" Quellen wie Mineralerz. In mehreren Sektoren, in denen diese Mineralien verwendet werden, gibt es keinen Ersatz.
Gallium und Germanium kommen in sehr geringen Konzentrationen als Nebenprodukte von Hauptmineralen vor – sie sind als Spurenelemente bekannt. Die Hauptquelle für Germanium sind Rückstände aus Zinkraffinerien und Kohlenflugasche (ein pulverförmiger Rückstand, der bei der Verbrennung von Kohle in Kraftwerken entsteht).
Gallium wird hauptsächlich als Nebenprodukt von Bauxiterz (das die Hauptquelle für Aluminium ist) und bei der Verarbeitung von Bauxit zu Aluminium gewonnen.
Das chinesische Exportverbot für diese Mineralien in die USA folgt unmittelbar auf die dritte Maßnahme Washingtons innerhalb von drei Jahren gegen die chinesische Halbleiterindustrie. Die USA wollen den Export von hochentwickelten Chips nach China einschränken, die in Anwendungen eingesetzt werden könnten, die die Sicherheit Amerikas bedrohen.
Washingtons strategische Reserven sind begrenzt
Beispielsweise könnten fortgeschrittene Chips in Anwendungen der elektronischen Kriegsführung, bei denen künstliche Intelligenz (KI) zum Einsatz kommt, oder in fortgeschrittenen Waffensystemen wie Hyperschallraketen verwendet werden. China erklärte, dass sein Exportverbot von Gallium und Germanium auf die "duale militärische und zivile Nutzung" der Mineralien zurückzuführen sei.
Einem Bericht von Reuters aus dem Jahr 2023 zufolge verfügt das US-Verteidigungsministerium über einen strategischen Vorrat an Germanium, aber über keinen Vorrat an Gallium.
Im Oktober 2024 schätzte der US Geological Survey (Usgs), dass ein vollständiges Exportverbot für Gallium und Germanium zu einem Verlust von 3,4 Milliarden US-Dollar für das US-BIP führen könnte.
Die Anwendungen dieser Mineralien gehen weit über nationale Sicherheitsanwendungen hinaus. Gallium wird in Festkörperbeleuchtungsvorrichtungen, einschließlich Leuchtdioden (LEDs), verwendet.
Germanium wird in Glasfasern und als Katalysator zur Beschleunigung von Reaktionen bei der Herstellung von Polyester und PLA (einem Biokunststoff) verwendet. Diese Mineralien sind für die Herstellung von elektronischen Geräten, auf die wir uns täglich verlassen, wie Smartphones, Bildschirme und Laptops, unerlässlich.
Mögliche Alternativen und Auswirkungen
Was können die USA also tun, um die Auswirkungen des Verbots zu umgehen, wenn China fast ein Monopol auf die Primärproduktion dieser kritischen Mineralien hat?
Eine Möglichkeit besteht darin, dass die USA den Abbau dieser Mineralien im eigenen Land wieder aufnehmen und ausweiten. Tatsächlich hat das Pentagon bereits angedeutet, dass diese Möglichkeit geprüft wird.
Wie bereits erwähnt, wird Gallium hauptsächlich als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Aluminium- oder Zinkerzen gewonnen. Der Usgs gibt an, dass einige Zinklagerstätten in den USA bis zu 50 ppm Gallium enthalten, aber das Mineral wird derzeit nicht aus diesen Lagerstätten gewonnen.
Historisch gesehen war die Produktion von Germanium in den USA auf einen Standort beschränkt, die Apex-Mine in Washington County, Utah. Die Apex-Mine produzierte Mitte der 1980er Jahre sowohl Gallium als auch Germanium als Primärprodukte, wurde jedoch inzwischen geschlossen.
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Eine weitere Option für die USA ist die Diversifizierung der Primärproduktion dieser Mineralien durch Investitionen in Zink-, Kohle- und Bauxitraffinerien in anderen befreundeten Ländern, da nur 3-5 Prozent des Germaniums aus der Raffination von Zink und Kohle gewonnen werden. Das kanadische Unternehmen Teck Resources ist der größte Lieferant von Germanium in Nordamerika und gewinnt das Mineral in seiner Trail-Hütte in British Columbia.
Eine Alternative wäre die verstärkte Gewinnung aus so genannten sekundären Quellen, d. h. vor allem aus dem Recycling alter Elektronikgeräte und anderer Hardware, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht hat.
Es gibt keine offiziellen Statistiken über die sekundäre Versorgung, aber in einigen Berichten wird geschätzt, dass nicht mehr als 10 Prozent des gesamten Galliumangebots aus sekundären Quellen stammen. Bei Germanium liegt dieser Anteil bei 30 Prozent.
Es gibt jedoch erhebliche Hindernisse für eine Steigerung der Sekundärproduktion dieser Mineralien. Der Rückgewinnungsprozess durch Recycling ist sehr komplex, da die Mineralien in Hardware wie Computerchips normalerweise mit anderen Materialien kombiniert sind, was die Isolierung der Mineralien erschwert.
Daher stellt das chinesische Verbot eine erhebliche Unterbrechung der Versorgungskette für diese Mineralien dar. Der Rückgang des Primärangebots kann kurzfristig nicht durch das Sekundärangebot (Recycling) ausgeglichen werden, da die Rückgewinnungsraten noch niedrig und die Kosten nicht wettbewerbsfähig sind.
Langfristig könnten technologische Fortschritte in diesem Rückgewinnungsprozess die Kosten für beide Mineralien senken und das Angebot erhöhen und damit die Abhängigkeit von chinesischen Erzen verringern.
Jorge Valverde ist Doktorand am Maastricht Economic and Social Research Institute on Innovation and Technology der Universität der Vereinten Nationen.
Dieser Text erschien zuerst auf The Conversation auf Englisch und unterliegt einer Creative-Commons-Lizenz.