Cd • Ordnungszahl 48
Cadmium
Cadmium ist ein silbrig glänzendes, weiches und formbares Metall. Cadmium ist physikalisch ähnlich wie Zink, aber dichter und weicher.
Eine Cadmiumstange lässt sich biegen und gibt dabei ein knisterndes Geräusch von sich, das man auch von einigen anderen Metallen kennt: das „Zinngeschrei“. Mit etwa 0,2 Gramm pro Tonne in der Erdkruste ist Cadmium ein seltenes Element.
Man findet es oft in Begleitung von Zinkerzen als Cadmiumblende oder als Cadmiumcarbonat. Elementar ist Cadmium noch seltener. Es gibt jedoch Fundstätten in Ostsibirien, Kasachstan und dem US-Bundesstaat Nevada. Heute fällt es als Nebenprodukt bei der Zinkgewinnung an.
Cadmium ist in der chemischen Industrie ein unvermeidbares Nebenprodukt der Zink-, Blei- und Kupfergewinnung.
Das Metall und viele seiner Verbindungen sind toxisch und krebserregend. Wegen der hohen Toxizität von Cadmium nimmt seine Bedeutung ab. Seit 2011 ist es in Schmuck, Legierungen zum Löten und in PVC in der Europäischen Union verboten.
Cadmiummetall und -verbindungen werden hauptsächlich für Nickel-Cadmium-Batterien, aber auch für Legierungen, Beschichtungen und Pigmente verwendet. Cadmium wird zunehmend in Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarmodulen (CdTe) eingesetzt.
China, Südkorea, Kanada und Japan sind weltweit führend in der Cadmiumraffination.
Cadmium ist kein global priorisierter kritischer Rohstoff, aber in einigen Sektoren (Militär, Luftfahrt, Nischen-Elektronik) strategisch relevant.
Der Großteil des hergestellten Cadmiums wird in wiederaufladbaren Nickel-Cadmium-Batterien (NiCD-Batterien) verwendet. Nickel-Cadmium-Batterien (NiCd) sorgen für die Bereitstellung wichtiger Notstromfunktionen, um die Sicherheit von Passagieren bei einem Stromausfall in U-Bahnen, Hochgeschwindigkeitszügen und Flugzeugen zu gewährleisten.
In Konsumgütern ist die Verwendung von NiCd-Batterien in der EU seit 2017 verboten.
Größere Mengen des produzierten Cadmiums wird für korrosionsbeständige Beschichtungen (Kadmiumbeschichtung) von Stahl, Luft- und Raumfahrtkomponenten und Befestigungselementen verwendet. Ihre Anwendung ist in der EU allerdings wegen der Gesundheitsgefahren eingeschränkt.
Eine weitere wirtschaftlich wertvolle Verbindung ist Cadmiumsulfid (CdS), ein leuchtend gelbes Pigment, bekannt als Cadmiumgelb. Es wird aufgrund seiner Farbstabilität in hochwertigen Farben und Künstlerpigmenten verwendet.
Cadmium-Tellurid (CdTe) wird für Dünnschicht-Photovoltaikzellen, der nach Silizium zweithäufigsten Solartechnologie, verwendet. Marktführend ist i diesem Bereich das US-Unternehmen First Solar.
Jährlich werden weltweit etwa 24.000 Tonnen an raffiniertem Cadmium gewonnen.
Sphalerit ist das wirtschaftlich bedeutendste Zinkerzmineral und enthält auch geringe Mengen Cadmium. Cadmium wird vor allem aus Zinkerzen und -konzentraten gewonnen.
Die führenden Produktionsländer sind China, Südkorea, Kanada und Japan.
Korea Zinc gilt als wichtigster Cadmiumhersteller. Weitere Player sind Nyrstar (Trafigura), Teck Resources (Kanada), Hindustan Zinc (Indien), Glencore (Schweiz) und Boliden (Schweden). In China gilt Zhuzhou Smelter Group als wichtigster Cadmiumproduzent.
In der EU beträgt die Recyclingrate von Cadmium schätzungsweise 30 Prozent.
Batterien mit anderen chemischen Zusammensetzungen, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, können NiCd-Batterien in vielen Anwendungen ersetzen.
Sofern die Oberflächeneigenschaften einer Beschichtung nicht entscheidend sind (z. B. bei Befestigungselementen für Flugzeuge), können Beschichtungen wie Zink-Nickel Cadmium in vielen Beschichtungsanwendungen ersetzen.
Cersulfid wird als Ersatz für Cadmiumpigmente verwendet, hauptsächlich in Kunststoffen. Bariumstabilisatoren können Barium-Cadmium-Stabilisatoren in flexiblen Polyvinylchlorid-Anwendungen (PVC) ersetzen.
Dünnschichttechnologien auf Basis von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid und Perowskit-Materialien wurden weiterhin untersucht, sind aber noch nicht kommerziell umsetzbar.
Cadmium wurde um das Jahr 1820 entdeckt. Die Chemiker Carl Wilhelm Gottlob Kastner, Friedrich Strohmeyer und der Arzt Johann Roloff sind etwa zeitgleich auf das Element gestoßen.
Lange Zeit wurden Cadmiumsulfide und -Selenide als Farbpigmente für gelb bis braunrot verwendet. Cadmiumgelb konnte etwa in Claude Monets „Bordinghera“ nachgewiesen werden.
Ab 1925 begann die Bayer AG Cadmiumgelb industriell herzustellen. Bis 1980 war Cadmiumgelb die Farbe der Deutschen Bundespost. Die gelben Postbriefkästen tragen die Farbe auch heute noch.
Schon frühe Berichte aus dem 19. Jahrhundert zeugen von der Gesundheitsschädlichkeit des Metalls. Trotzdem wurde Cadmiumiodid zur Behandlung von geschwollenen Gelenken und Frostbeulen eingesetzt.
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