Weltjahresproduktion (2022)
Gallium
Die Essenz nachhaltiger TechnologienWas ist Gallium?
Gallium ist ein silberweißes, leicht zu verflüssigendes Metall. Es handelt sich um ein chemisches Element mit dem Symbol „Ga“ und der Ordnungszahl 31 im Periodensystem der Elemente. Gallium schmilzt bereits bei 29,8 Grad und siedet erst bei 2403 Grad. Damit hat es das größte Flüssigkeitsintervall aller Metalle. Das Technologiemetall weist zudem eine Dichteanomalie auf, da es in flüssigem Zustand dichter ist als in festem. Außerdem ist Gallium die Basis mehrerer piezoelektrischer Verbindungen wie Galliumarsenid (GaAs), Galliumphosphid (GaP) und Galliumnitrid (GaN). Hierbei handelt es sich um Materialien, die bei Druck elektrische Ladungen erzeugen. Diese Eigenschaften sorgen für ein immer größer werdendes Einsatzspektrum des Metalls und sind nur schwer bis gar nicht zu substituieren. Gallium, das die Industrie verwenden kann, muss erst aus natürlichen Quellen gewonnen und anschließend durch verschiedene Verfahren gereinigt werden.
Preisentwicklung
Als Kühlmittel für Computer, Bestandteil von Leuchtdioden und Halbleiter-Elektronik sowie als Mittel zur Erzeugung grünen Wasserstoffs ist Gallium ein Metall mit Zukunft. Kein Wunder, dass angesichts kurzzeitiger Lieferstopps die Preise explodierten. Erst vor Kurzem ist der Import wieder durch China eingeschränkt worden. Die dadurch steigenden Preise bieten eine gute (Nach-)Kaufgelegenheit.
Hauptanwendungsgebiete
- Integrierte Schaltungen
- LEDs
- Legierungen, Batterien, Magnete
- Solartechnologie
- Grüner Wasserstoff
- Computerkühlsysteme
Fakten über Gallium
Geschätzter Anteil unseres Warenbestandes an der WJP
Geschätzte Nachfragesteigerung
Weltweite Reserven
Gallium ist ein kritischer Rohstoff
Das in der EU verwendete Gallium stammt zu 71 % aus China. Wegen der seit 1. August geltenden chinesischen Exportkontrollen für Gallium (und Germanium) besteht die Möglichkeit einer zunehmenden Verknappung dieses kritischen Rohstoffes. Als „kritisch“ gilt ein Rohstoff dann, wenn er strategisch bedeutsam, aber nur endlich verfügbar ist. Laut einer von der Regierung beauftragten Studie von Ernst & Young gehört Gallium zu den 39 kritischen Rohstoffen, bei denen Deutschland von Importen abhängig ist. Um eine eigene Versorgung aufzubauen, braucht Europa dringend eigene Raffinerien und Lieferketten, die außerhalb von China liegen. Diese aufzubauen könnte noch viele Jahre dauern.
Wo kommt Gallium vor?
In der Natur kommt Gallium nur in geringem Umfang vor. Man findet das Metall meist als Beimischung in Aluminium-, Zink- oder Germanium-Erzen. In China, Russland, Kanada und Australien liegen die wichtigsten Fundstellen mit den größten Vorkommen. Der höchste Galliumgehalt findet sich mit über 1 % in den Germaniterzen der Apex-Mine im US-Bundestaat Utah. Das Technologiemetall ist selten in der Erdkruste, etwa 18 Teile pro Million. Damit ist seine Häufigkeit vergleichbar mit der von Lithium und Blei.
Wie wird Gallium gewonnen?
Gallium ist ein Nebenprodukt der Zink- und Aluminiumproduktion und wird durch Extraktion aus den Rückständen dieser Erze gewonnen. Bei der Herstellung aus Aluminium entsteht bei einem mehrstufigen Prozess zunächst Galliumhydroxid vermischt mit Aluminiumhydroxid. Das Gemisch wird dann in einer Natronlauge gelöst und das Gallium durch Elektrolyse gewonnen. Anschließend wird das Gallium raffiniert und für verschiedene Anwendungen in Technologie und Industrie genutzt. Das gesamte Verfahren ist sehr energie- und arbeitsaufwändig. Deshalb wird es nur in Ländern mit geringen Kosten dafür, etwa in China, angewendet.
Wofür wird Gallium hauptsächlich verwendet?
Gallium wird in Schlüsseltechnologien verbaut, die für die Verteidigungsfähigkeit, den Transport, die Kommunikation und das Gesundheitswesen relevant sind. Damit ist es unverzichtbar für die kritische Infrastruktur eines Landes. Konkret zum Einsatz kommt das Technologiemetall in Hochfequenzbauteilen wie integrierten Schaltkreisen und Transistoren sowie in optoelektronischen Komponenten, etwa LEDs. Gallium ist auch ein wichtiger Rohstoff für die Photovoltaiktechnik, etwa als Bestandteil der hoch effizienten CIGS-Solarzelle. Weiterhin spielt Gallium eine Rolle in selbstreparierenden Schaltkreisen und als Kontrastmittel in der Krebstherapie. Darüber hinaus ist das Metall unverzichtbar im Mobilfunkstandard 5G sowie beim Ausbau von Schnellladestationen für Elektroautos.
Auch in der Wasseraufbereitung und der Bekämpfung antibiotikaresistenter Keime kommt Gallium zum Einsatz. In Zukunft wird der Rohstoff in Brennstoffzellen und Energiespeichertechnologien eine wichtige Rolle spielen. Außerdem wird Gallium in innovativen Anwendungen verwendet, beispielsweise als reversibler Klebstoff, der vorübergehend haftet. Die Medizintechnik verbaut das Metall zudem in piezoelektrischen Kleinstrobotern, die für eine verbesserte Beweglichkeit von biologischen Proben sorgen. Mittlerweile ermöglicht Gallium auch den Bau größerer Roboter aus Flüssigmetall, die man für Reparaturen an unzugänglichen Maschinenteilen nutzen kann. Im Video unten sieht man, wie ein Flüssigmetall-Roboter aus Gallium und Neodymoxid, unter einer Gittertür durchfließt und danach wieder seine Gestalt annimmt:
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Preisentwicklung von Gallium
Basierend auf den beschriebenen vielfältigen Anwendungen und dem steigenden Bedarf an Gallium in verschiedenen wachsenden Märkten wie der Photovoltaiktechnik, Medizintechnik, Mobilfunkstandards wie 5G und Elektromobilität, ist eine langfristige Steigerung der Nachfrage nach Gallium zu erwarten. Diese könnte zu einem Anstieg der Preise für Gallium führen. Insbesondere angesichts der ambitionierten Ziele für erneuerbare Energien und elektrische Mobilität dürfte die Nachfrage nach Gallium langfristig hoch bleiben, was langfristig Chancen auf attraktive Renditen für Investoren verspricht.
