| Inhaltsverzeichnis | 5 |
| 1 Einleitung | 9 |
| 2 Versorgungsbasis und Zukunftstechnologien | 11 |
| 2.1 Kritikalität | 11 |
| 2.2 Rohstoffbasis aus Bergbau und Urban Mining | 13 |
| 2.3 Zukunftstechnologien | 17 |
| 2.4 Rohstoffpreise für Metalle | 19 |
| 3 Häufigkeiten und Eigenschaften der Metalle | 22 |
| 3.1 Häufigkeiten der Metall-Elemente in der Erdkruste | 22 |
| 3.2 Klassifizierung der Metalle | 23 |
| 3.3 Eigenschaften der Metalle | 26 |
| 3.3.1 Physikalisch-chemische Eigenschaften | 26 |
| 3.3.2 Elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit | 27 |
| 3.3.3 Optische Eigenschaften der Metalle | 29 |
| 3.3.4 Magnetische Eigenschaften | 32 |
| 3.3.5 Kristallstrukturen und Legierungsbildung | 33 |
| 3.3.6 Eigenschaften von dünnen Schichten und Nanokörpern | 34 |
| 3.3.7 Halbleitereffekte | 36 |
| 3.3.8 Ausgewählte chemische Eigenschaften der Metalle | 38 |
| 3.3.8.1 Spannungsreihe der Metalle | 38 |
| 3.3.8.2 Pyrophore Metalle | 42 |
| 3.3.8.3 Verhalten gegenüber Gasen | 43 |
| 3.3.8.4 Spezifische chemische Eigenschaften der SE-Metalle | 44 |
| 3.3.8.5 Das Reduktionsverhalten der Metalle | 47 |
| 3.4 Toxizitäten der Industriemetalle | 49 |
| 3.4.1 Toxizitätsmaße | 50 |
| 3.4.2 Akute und chronische Toxizität | 51 |
| 3.4.3 Gentoxizität | 54 |
| 3.4.4 Ökotoxizität | 55 |
| 3.4.5 Gefährdungspotenziale und Sicherheitshinweise | 56 |
| 4 Metallische Rohstoffe – Mineralien, Bergbau und Anreicherung | 59 |
| 4.1 Mineralien | 59 |
| 4.2 Bergbau und Lagerstätten | 62 |
| 4.3 Rohstoffanreicherungen | 65 |
| 4.4 Rohstoffaufkommen und Fördermengen | 65 |
| 5 Applikationen Strategischer Metalle | 68 |
| 5.1 Keramik- und Glasmaterialien EA | 68 |
| 5.1.1 Funktionskeramiken für elektrische Applikationen | 69 |
| 5.1.2 Mischoxidkeramiken aus Zr und Y | 70 |
| 5.1.3 Keramik- und Emaille-Pigmente | 73 |
| 5.1.4 Poliermittel | 75 |
| 5.2 Materialien für Laser- und Laserdioden | 75 |
| 5.3 Leuchtstoffe | 80 |
| 5.4 Photovoltaik | 84 |
| 5.5 Bildschirme | 87 |
| 5.6 Energiespeicher und Energiekonvertierungen | 94 |
| 5.6.1 Stationäre H2-Speicher | 96 |
| 5.6.2 Mobile elektrische Speicher | 97 |
| 5.6.2.1 Lade- und Entladevorgänge | 97 |
| 5.6.2.2 Lithium-Ionen-Batterie | 98 |
| 5.6.2.3 NiMH-Akkus | 101 |
| 5.7 Legierungen | 102 |
| 5.7.1 Legierungen der Seltenen Erdmetalle | 103 |
| 5.7.2 Spezielle SE-Legierungen für Hartmagnete | 103 |
| 5.7.3 Spezielle SE-Legierungen für weiche Magnete | 106 |
| 5.7.4 Silber-und Silberlegierungen | 108 |
| 5.7.5 Gold-Legierungen | 110 |
| 5.8 Katalysatormetalle | 111 |
| 5.9 Leiterkarten | 112 |
| 5.10 Kontrastmittel in der Medizin | 113 |
| 5.11 Spezielle Metallapplikationen | 115 |
| 5.11.1 Applikationen der Edelmetalle Platin und Palladium | 115 |
| 5.11.2 Applikationen des Halbmetalles Selen | 115 |
| 5.11.3 Applikationen der Refraktären Metalle Niob, Tantal und Wolfram | 116 |
| 5.11.4 Applikationen vom Antimon | 118 |
| 5.11.5 Applikationen vom Germanium | 119 |
| 5.11.6 Applikationen vom Indium | 120 |
| 6 Recycling als Rohstoffquelle | 122 |
| 6.1 Metallische Rohstoffreserven | 122 |
| 6.2 Gesetzliche Grundlagen | 124 |
| 6.3 Aufkommen an WEEE | 125 |
| 6.4 Materialverluste und Recyclingquoten | 126 |
| 6.5 Rücknahme, Pfandsysteme und Upcycling | 128 |
| 6.6 Aufarbeitung von ehemaligen Bergbau- und Hüttenhalden | 129 |
| 7 Recycling Logistik | 130 |
| 7.1 Sammeln von Elektroaltgeräten | 131 |
| 7.2 Demontage von EOL-Produkten | 133 |
| 7.2.1 Demontage von Laptop-Geräten | 134 |
| 7.2.2 Demontage von Bildschirm- und TV-Geräten | 135 |
| 7.2.3 Demontage von Solarmodulen | 136 |
| 7.2.4 Demontage von Abgaskatalysatoren | 137 |
| 7.2.5 Demontage von medizintechnischen Geräten | 137 |
| 7.2.6 Entnahme von Ta-Kondensatoren | 138 |
| 7.2.7 Recycling von Akkus | 139 |
| 7.2.8 Zukünftiges Recycling von E-Motoren | 140 |
| 7.2.9 Demontage von Handys | 140 |
| 7.2.10 Sammlung von Festplatten | 141 |
| 7.2.11 Zerlegen von Glasfaserkabeln | 141 |
| 8 Primäre und sekundäre Metallverhüttung | 143 |
| 8.1 Pyrometallurgie | 143 |
| 8.1.1 Metalle aus Metallschmelzen | 143 |
| 8.1.2 Metallextraktionen durch Seigern | 145 |
| 8.1.3 Extraktionen von Nd-Abfällen mit Mg oder Ag | 146 |
| 8.1.4 Pyrolyse mittels Vergasungstechnik | 148 |
| 8.1.5 Aufarbeitung von Armerzen und hochverdünntem Recyclinggut | 149 |
| 8.2 Hydrometallurgie | 152 |
| 8.2.1 Metalle aus Elektrolysen | 152 |
| 8.2.2 Aufschlüsse mit Säuren | 153 |
| 8.2.2.1 Aufschlüsse mit Schwefelsäure und Flusssäure | 153 |
| 8.2.2.2 Saure Aufschlüsse zum Recycling glashaltiger SE-Materialien | 154 |
| 8.2.2.3 Recyclingtechnologien für Pt- und Pd-Abfälle | 155 |
| 8.2.2.4 Primär- und Sekundärgewinnung von Indium | 156 |
| 8.2.2.5 Recyclingtechnologie von Cd-Te-Solarmodulen | 157 |
| 8.2.2.6 Germanium – Herstellung und Recycling | 158 |
| 8.2.2.7 Ga-Gewinnung und Recycling aus GaAs-Abfällen | 159 |
| 8.2.2.8 Se- und Te-Gewinnung | 160 |
| 8.2.2.9 Recycling von Se-Abfällen aus CIGS-Solarmodulen | 161 |
| 8.2.2.10 Affination | 163 |
| 8.2.3 Basische Aufschlüsse zur Metallgewinnung | 163 |
| 8.2.3.1 Cyanidlaugerei zur Aufarbeitung von Ag- und Au- Materialien | 163 |
| 8.2.3.2 Alkalischer Aufschluss bei SE-Rohstoffen | 164 |
| 8.2.3.3 Alkalisch oxidierender Aufschluss zur W-Gewinnung | 165 |
| 8.2.4 Verluste bei hydrometallurgischer Gewinnung | 165 |
| 8.3 Extraktion mit Reaktantgasen | 167 |
| 8.3.1 Extraktion mit Cl2 oder HCl | 167 |
| 8.3.2 Extraktion mit Wasserstoff | 171 |
| 8.3.3 Umsetzung durch Verbrennung von Recyclingmaterialien | 172 |
| 8.4 Herstellung von Lithium | 172 |
| 8.5 Hochreine Metalle | 173 |
| 8.6 Recycling von Polystyrenabfällen | 174 |
| 9 Recycling und Umwelt | 176 |
| 9.1 Recycling als Klimaschutz | 176 |
| 9.2 Ökotoxikologische Probleme bei der Abwasseraufarbeitung | 177 |
| 9.2.1 Nanosilber im Abwasser | 177 |
| 9.2.2 Gd-Ionen im Abwasser | 177 |
| 9.2.3 Schwermetallionen aus Elektrolysebädern | 179 |
| 9.3 Hg-Schadstoffentfrachtung beim Recycling von Leuchtstoffröhren | 179 |
| 9.4 Schadstoffe bei Pyrolyseverfahren | 180 |
| 10 Substitutionen Kritischer Elemente | 181 |
| 10.1 Substitutionsmodelle | 181 |
| 10.2 Substitutionsbeispiele für SE-Metalle | 183 |
| 10.2.1 Statikspeicher für Kleinrechner | 183 |
| 10.2.2 Reluktanzmotor | 183 |
| 10.2.3 Substitution der Gd-Kontrastmittel | 184 |
| 11 Elementanalytik | 186 |
| 11.1 Probenahme und Probenvorbereitung | 186 |
| 11.2 Spektroskopische Bestimmungsverfahren | 186 |
| 11.2.1 Atomemissionsanalyse (AES) | 188 |
| 11.2.2 ICP-Massenspektroskopie (ICP-MS) | 189 |
| 11.2.3 Röntgenfluoreszenzanalyse RFA | 190 |
| 11.2.4 Qualitative UV/VIS-Spektroskopie | 191 |
| 11.2.5 IR-Spektroskopie | 192 |
| 11.3 Quantitative Analytik, Reinheit und Konzentrationsmaße | 194 |
| 11.3.1 Quantitative UV/VIS-Spektroskopie | 194 |
| 11.3.2 Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) | 195 |
| 11.3.3 Dotierung und Reinheit | 196 |
| 11.4 Sensorik und analytische Schnellbestimmungen | 197 |
| 12 Anhang | 199 |
| Tabellen | 199 |
| Wissenschaftlerverzeichnis | 205 |
| Glossar | 208 |
| Literatur | 238 |
| Index | 247 |
