Globale Verwendungsstrukturen der Magnetwerkstoffe Neodym und Dysprosium: Eine szenariobasierte Analyse der Auswirkung der Diffusion der Elektromobilitue4t auf den Bedarf an Seltenen Erden

摘要

Neodym-Eisen-Bor-Magnete (NdFeB) haben als die derzeit stue4rksten Permanentmegnete in den vergangenen Jahren einen erheblichen Nachfrageschub erlebt, insbesondere fufcr die Herstellung kompakter elektrischer Servomotoren mit hohem Wirkungsgrad und hoher Leistungsdichte, was vor allem fufcr mobile Anwendungen in den Traktionsmotoren von Hybrid- und Elektrofahrzeugen oder fufcr E-Bikes entscheidende Vorteile bietet. Aber auch im allgemeinen Maschinenbau (Fuf6rder- und Pumpsysteme, Werkzeuge, Klimaanlagen, Liftmotoren etc.), in den elektrischen Kleinmotoren konventioneller Pkw oder in den Generatoren groudfer Windkraftanlagen mit permanentmagnetischem Direktantrieb werden vermehrt NdFeB-Magnete verbaut. Dennoch besteht nach wie vor hohe Unsicherheit in den Verwendungsstrukturen von NdFeBMagneten bzw. den enthaltenen Seltenerd-Elementen Neodym und Dysprosium. Ein wirkungsvolles Instrument zur Erhuf6hung der Markttransparenz und des Verstue4ndnisses von komplexen anthropogenen Stoffkreislue4ufen ist die dynamische Stoffflussmodellierung. Im vorliegenden Arbeitspapier wird dieses Instrument zur eingehenden Analyse der Verwendungsstrukturen von NdFeB-Magneten und den enthaltenen Seltenen Erden auf globaler Ebene eingesetzt. udcber die dynamische Modellierung von Produkt-Verwendungszyklen werden heutige Verwendungsstrukturen offengelegt und zukufcnftige Magnetmengen in obsoleten Produktstruf6men quantifiziert. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Magnete im heutigen Schrottaufkommen hauptsue4chlich in obsoleten Elektronikanwendungen wie Festplatten (HDD), CD- und DVD-Laufwerken enthalten sind, woraus das Recycling auf Grund der kleinen Magnete und der hohen Materialstreuung kaum wirtschaftlich erscheint, in absehbarer Zukunft aber mit gruf6udferen Magnetmengen aus elektrischen Synchron-Servomotoren und Generatoren zu rechnen ist, was das Recyclingpotenzial erheblich steigert. In einem weiteren Schritt wird unter Verwendung eines systemdynamischen Modells die Auswirkung der Diffusion alternativer Antriebe im Automobilmarkt auf den Dysprosiumbedarf analysiert und es werden muf6gliche Anpassungsmechanismen in Form verschiedener Substitutionseffekte am Markt fufcr NdFeB-Magnete simuliert. Dysprosium ist fufcr die Temperaturbestue4ndigkeit der NdFeB-Magnete in Traktionsmotoren fufcr Elektromobile ein entscheidender Bestandteil und gilt derzeit als besonders kritischer Rohstoff fufcr die Elektromobilitue4t.