Das Schwermetall Indium gehört zur Bor-Gruppe im Periodensystem der Elemente und gilt als eines der ersten Elemente, dessen natürliche Vorkommen bald völlig erschöpft sein werden. Dies hätte angeblich schon im Jahr 2013 der Fall sein sollen. Sein Vorkommen in der Erdkruste beträgt nur 0,05 Teile pro eine Million, was in etwa der Seltenheit von Silber und Quecksilber entspricht. Mit einer Mohshärte von 1,2 ist Indium so weich, dass man es mit dem Messer schneiden kann. Die meisten von uns hatten sicher schon mal Indium in der Hand, da sich eine dünne Schicht davon auf den Touchscreens von Handys befindet. Nicht nur wegen seiner Verwendung in elektrisierbaren Oberflächen ist Indium vor allem für die Elektronikindustrie unverzichtbar und zählt daher zu den strategischen Metallen. Wegen seiner Knappheit gilt das Technologiemetall außerdem als kritischer Rohstoff.
Was ist Indium?
Fakten über Indium
900 Tonnen
0,55 %
> 8 % p. a.
keine aktuellen Zahlen
Wo kommt Indium vor?
Indium kommt in einigen sulfidischen Mineralen wie Indit und Roquésit vor, der Großteil befindet sich aber in Zink-Erzen, vor allem Sphalerit. Gediegenes Indium hat man bisher nur in einem Einzelfund im östlichen Sibirien entdecken können. Die größten Vorkommen von Zink und damit auch von Indium liegen in China, Peru, Kanada, Australien und den USA. Geringere Mengen indiumhaltiger Erze findet man auch in Bolivien, Brasilien, Japan, Russland, Südafrika und einigen europäischen Ländern. Auch in Deutschland wurden kleine Mengen Indium entdeckt, etwa in Freiberg und Marienberg im Erzgebirge und am Rammelsberg im Harz. Bei der Primärgewinnung von Indium führt China mit 50 %, gefolgt von Belgien, Kanada, Peru und Südkorea. Die theoretischen Reserven von Indium belaufen sich auf etwa 6.000 Tonnen, von denen aber nur 2.800 wirtschaftlich abbaubar sind.
Wie wird Indium gewonnen?
In elementarer Form kommt Indium in der Natur nicht vor. Weil eine gezielte Indiumförderung unrentabel wäre, gewinnt man es nur als Nebenprodukt bei der Herstellung von Zink und Blei. Zu 90 % stammt das gewonnene Metall aus den Flugstäuben, die bei der Verhüttung von Zinksulfid entstehen. Um das Indium so zu gewinnen, kommt eine Lösung aus Schwefel- oder Salzsäure zum Einsatz. Die eigentliche Indiumgewinnung erfolgt durch Elektrolyse, wobei eine Lösung aus Indium(III)-Chlorid in Salzsäure verwendet wird. Das Indium(III)-Chlorid wird dann mit Hilfe von Quecksilberelektroden zu elementarem Indium umgesetzt. Um das von der Industrie stark nachgefragte über 99,99 % reine Indium zu gewinnen, muss das Rohprodukt mit Zonenschmelzverfahren oder mehrmalige Elektrolyse von Indium(I)-Chlorid-Salzschmelzen weiter gereinigt werden.
Wofür wird Indium hauptsächlich verwendet?
Indium lässt sich aus unserem Alltagsleben kaum wegdenken, da es Teil fast aller moderner Geräte ist. Die meisten kennen es als hauchdünne leitende Schicht aus Indium-Zinn-Oxid auf den Touchscreens ihrer Handys. Indium findet sich aber auch in Computern, oder in den Fotodioden moderner Digitalkameras. Der Halbleiter Indium(III)-Sulfid wird wegen seiner spezifischen Bandlücke beim Bau von Solarzellen verwendet. In Dünnschichtsolarzellen kommt wegen seines hohen Absorptionsgrades für Licht Kupferindiumdiselenid zum Einsatz. Die damit gebauten CIS-Solarzellen zählen mit ihrem Wirkungsgrad von über 19 % in diesem Bereich zu den leistungsfähigsten Solarzellen überhaupt. Auch in der Nanotechnologie kommt Indium zum Einsatz. Wegen ihrer besonderen Photolumineszenz werden Indium-Phosphid-Nanodrähte in hochempfindlichen Photodetektoren und optischen Schaltern verbaut. Als kälteresistenter Supraleiter ermöglicht es Indium außerdem Quantencomputern, schneller und fehlerfreier zu arbeiten.
Solarzellen
Indium spielt für den Bau modernster Solartechnologie eine entscheidende Rolle. Hochleistungssolarzellen setzen auf Indiumphosphid wegen dessen günstiger Bandlückeneigenschaften. Im Bereich der Dünnschicht-Photovoltaik wird Indium sowohl in CIS (Kupfer, Indium, Selen) – als auch den etwas teureren und dafür leistungsfähigeren CIGS (Kupfer, Indium, Gallium, Selen) -Solarzellen verbaut. Das Material für beide Dünnschichtsolarzellenarten wird auf Glas oder andere Materialien aufgedampft, was ihre Herstellung einfacher und schneller als die herkömmlicher Solarzellen macht. Außerdem sind sie biegsam.
Halbleiter
Die Halbleiterindustrie verwendet Indium als Dotiermittel. Auf diese Weise modifizierte Halbleitermaterialien können die Funktionalität von Halbleiterbauelementen verbessern.
Fotodioden
In vielen Wärmebildkameras finden sich Fotodioden mit Indium-Arsenid. Grund dafür sind die Bandlücke-Eigenschaften des Materials, die es besonders empfänglich für Infrarotstrahlung machen. Wärmebildkameras kommen bei Militär, Polizei und Feuerwehr zum Einsatz, sind aber auch unverzichtbar für das autonome Fahren.
Integrierte Schaltkreise
Opto-elektronische Bauteile in photonisch integrierten Schaltkreisen nutzen Verbindungen wie Indiumphosphid und Indiumgalliumarsenid. Wegen ihrer ausgezeichneten optischen Eigenschaften eignen sich diese Materialien gut für die Erzeugung, Erfassung und Modulation von Licht. Zudem kommt Indium in Schaltkreisen auch als Lot-Metall (Indium-Bumps) und Wärmeableiter zum Einsatz. Durch diese Eigenschaften spielt Indium eine wichtige Rolle dabei, dass Chips mit integrierten Schaltkreisen zugleich immer kleiner und immer effektiver werden.
Weiterführende Informationen zu integrierten Schaltkreisen auf photonischen Chips finden Sie hier:
Korrosionsschutz
Überzüge aus Indium schützen Werkstücke aus Metallen wie Stahl, Blei oder Cadmium vor Korrosion durch organische Säuren oder Salzlösungen. Die Indiumschicht bewahrt die Metalle außerdem vor Abrieb.
Touchscreens
Smartphone und Tablets haben transparente Bildschirme durch eine Legierung aus Indium-Zinn-Oxid. Bei einem Verhältnis aus 90 % Indiumoxid und 10 % Zinnoxid, wird die hauchdünn auf Glas aufgetragene Legierung leitfähig und ermöglicht so die Steuerung durch Berührung.
Steuerstäbe in Kernreaktoren
Indium hat einen hohen Einfangquerschnittes sowohl für langsame als auch für schnelle Neutronen. Dadurch eignet sich das Metall auch als Material für die Regelstäbe von Kernreaktoren.
Trinkwasserfilter
Forscher haben eine Methode entwickelt, mit Indium schädliche Nitrate aus Trinkwasser zu entfernen. Die Katalyse-Methode basiert auf Indium-beschichteten Nanopartikeln aus Palladium. Ein Vorteil zu anderen Wasseraufbereitungsanlagen besteht darin, dass die neu entwickelte die Nitrate in harmlosen Stickstoff verwandelt, statt sie bloß zu speichern und dann wieder an anderer Stelle in die Umwelt zu entlassen.
Preisentwicklung von Indium
Indium hatte in der Zeit von 2001 bis 2004 laut USGS einen Preisanstieg von 463 %. Dies könnte mit der statischen Reichweite der Reservebasis zusammenhängen, also der Zeitspanne, nach der voraussichtlich sowohl die Vorkommen als auch die angelegten Reserven des Metalls zuneige gehen. USGS schätzte diese im Jahr 2006 bei Indium auf etwa 13 Jahre, eine Fehleinschätzung, da es dann bereits heute kein Indium mehr geben würde. Trotzdem haben die Knappheit des Metalls und die Nachfrage aus verschiedenen, teilweise wechselnden, Industriebereichen schon in der Vergangenheit zu Preissprüngen geführt. Auch heute reagiert das Metall sehr empfindlich auf mögliche Angebotsverknappungen. So ist sein Kurs nach der Ankündigung der chinesischen Exportkontrollen von Gallium und Germanium schlagartig nach oben geschossen – und das obwohl Indium gar nicht betroffen war.
