Zum Hauptinhalt springen

Re • Ordnungszahl 75

Rhenium

Rhenium ist eines der dichtesten Metalle der Erdkruste mit einem der höchsten Schmelzpunkte (3.180 Grad Celsius). Es kommt weder frei in der Natur noch als Verbindung in einem bestimmten Mineral vor. Stattdessen kommt es in Konzentrationen von durchschnittlich etwa 0,001 ppm in Mineralien vor und gehört somit zu den seltensten Elementen der Erdkruste.

Es ist äußerst korrosions- und säurebeständig. Wegen seiner Festigkeit auch bei hohen Temperaturen ist Rhenium ein Schlüsselelement für Hochleistungstriebwerke der Luftfahrt.

Seine Seltenheit und strategische Bedeutung für die Luftfahrt macht es zu einem der wertvollsten Metalle der Welt. In vielen Industrieländern ist Rhenium als kritischer Rohstoff gelistet.

Chile ist der größte Rheniumproduzent mit einem Weltmarktanteil von über 50 Prozent.

Die Bingham Canyon Kupfermine des Konzerns Rio Tinto in den USA ist die größte Einzelquelle für Rhenium.

Geschichte

Rhenium wurde 1869 vom russischen Chemiker Dmitri Iwanowitsch Mendelejew vorhergesagt und 1925 von den deutschen Chemikern Ida und Walter Noddack sowie Otto Carl Berg entdeckt. Das Trio wies Rhenium in Platinerzen und Columbit mittels Röntgenspektroskopie nach. Sie benannten es nach dem lateinischen Namen für Rhein, in Anlehnung an ihre Heimat.

Aufgrund seiner Seltenheit und schwierigen Gewinnung beschränkte sich Rhenium lange nur auf die Verwendung in Forschungslaboren.

Die industrielle Nutzung begann erst in den 1950er-Jahren in Hochtemperaturlegierungen für Flugzeugturbinen, in Katalysatoren für die Erdölverarbeitung sowie in medizinischen Röntgenröhren und in der Elektronik.

Verwendung

Die wichtigste Anwendung von Rhenium sind Hochtemperatur-Superlegierungen für Turbinenschaufeln von Flugzeugtriebwerken und Raketenmotoren. Dabei wird Superlegierungen auf Nickel- oder Wolframbasis drei bis sechs Prozent Rhenium beigemischt, um Flugzeugtriebwerke noch fester und hitzebeständiger zu machen. Fast drei Viertel der weltweit produzierten Rheniummengen gehen in diesen Bereich.

Die zweitwichtigste Anwendung von Rhenium ist in Katalysatoren für die Erdölindustrie. Weitere Einsatzgebiete sind Thermoelemente für Industrieöfen, Glühkathoden, Röntgentechnik und die Medizin.

Vorkommen, Abbau, Gewinnung

Reine Rhenium-Minen gibt es nicht. Das Element ist ein Nebenprodukt von Kupfer- und Molybdänminen.

Die Förderung konzentriert sich in wenigen Ländern. Chile ist dabei mit über der Hälfte der Weltproduktion der führende Hersteller. Bedeutende Quellen sind die Kupferminen von Chuquicamata und Escondida, die von Codelco und BHP betrieben werden.

Das chilenisch-schweizerische Unternehmen Molymet ist einer der größten Rhenium-Verarbeiter der Welt.

Auch die USA haben eine nennenswerte Rheniumgewinnung. Die Bingham-Canyon-Kupfermine, auch bekannt als Kennecott Copper Mine, des Konzerns Rio Tinto, ist die größte Einzelquelle für Rhenium. Sie deckt zwar einen Teil des US-Rheniumbedarfs ab, dennoch sind die USA von Importen abhängig, da die Nachfrage aus der Luft- und Raumfahrt für Superlegierungen steigt.

Weitere große Rhenium-Förderer befinden sich in Polen mit dem Kupferproduzenten KGHM Polska Miedź und in China. Seit 2020 hat sich auch Usbekistan mit dem Unternehmen Almalyk Mining and Metallurgical Combine zu einen wichtigen Rheniumhersteller entwickelt.

Die Vereinigten Staaten und Deutschland sind führend beim Recycling von Rhenium.

Die globale Jahresproduktion beläuft sich auf etwa 60.000 Kilogramm.

Substitution

Ersatzstoffe für Rhenium in Platin-Rhenium-Katalysatoren werden kontinuierlich evaluiert. Die Anwendung mit Iridium und Zinn hat bereits kommerziellen Erfolg erzielt. Weitere Metalle, die für den katalytischen Einsatz geprüft werden, sind Gallium, Germanium, Indium, Selen, Silizium, Wolfram und Vanadium. Die Verwendung dieser und anderer Metalle in bimetallischen Katalysatoren könnte den Anteil von Rhenium am bestehenden Katalysatormarkt verringern.
Dies dürfte jedoch durch rheniumhaltige Katalysatoren ausgeglichen werden, die für den Einsatz in mehreren geplanten Gas-to-Liquid-Projekten in Betracht gezogen werden.
Materialien, die Rhenium in verschiedenen Endanwendungen ersetzen können, sind Kobalt und Wolfram für Beschichtungen auf Kupfer-Röntgentargets, Rhodium und Rhodium-Iridium für Hochtemperatur-Thermoelemente, Wolfram und Platin-Ruthenium für Beschichtungen auf elektrischen Kontakten sowie Wolfram und Tantal für Elektronenemitter.