Welche Kritischen Mineralien Sollten Teil Ihrer Risikomanagement-Strategie Sein?

Artikel-Highlights:

• Das U.S. Department of Energy definiert kritische Mineralien als Materialien, die „(i) ein hohes Risiko für eine Lieferkettenunterbrechung aufweisen und (ii) eine essenzielle Funktion in einer oder mehreren Energietechnologien erfüllen, einschließlich Technologien zur Produktion, Übertragung, Speicherung und Einsparung von Energie“.
• Seltene Erden sind eine Gruppe von 17 metallischen Elementen – die 15 Elemente der Lanthanoidreihe sowie Scandium und Yttrium – die in der Hightech-Fertigung vielfältige Anwendungen finden.
• Die fünf wichtigsten kritischen Materialien, auf die Organisationen ihre SCRM-Bemühungen (Supply Chain Risk Management) konzentrieren sollten, sind Kobalt, Gallium, Graphit, Lithium und Nickel.

Seit dem ersten Jahr der Biden-Regierung im Jahr 2021 ist der U.S.-Regierung das Risiko, das Amerikas kritische Materiallieferketten unterliegt, besonders bewusst. Eine von der Biden-Regierung in Auftrag gegebene und 2022 veröffentlichte Bewertung ergab, dass die USA bei einer breiten Palette von kritischen Mineralien und Materialien zu stark von ihren Gegenspielern abhängig sind. Außerdem zeigt ein begleitender Bericht des Department of Energy auf, wie Chinas First-Mover-Strategie dem Land einen Wettbewerbsvorteil bei der Kontrolle großer Teile der globalen Lieferkette für kritische Materialien verschafft hat. Länder wie China „haben koordinierte, staatlich gelenkte Strategien und Industriepolitiken eingeführt, um gezielte Investitionen in Schlüsselbereiche der Lieferkette voranzutreiben“.

Obwohl die U.S.-Regierung eine größere Unabhängigkeit bei kritischen Mineralien von geopolitischen Rivalen wie China anstrebt, ist der Weg noch weit. In der Zwischenzeit sollten U.S.-Unternehmen, die bei ihren Fertigungsprozessen auf kritische Mineralien und Seltene Erden (Rare Earth Elements, REEs) angewiesen sind, jetzt mit dem Risikomanagement ihrer Lieferketten beginnen. Doch laut U.S. Geological Survey (USGS) gibt es 50 als kritisch bezeichnete Mineralien, dazu 17 Seltene Erden. Wie können Unternehmen ermitteln, für welche Materialien ein robustes Risikomanagement-Framework am dringendsten erforderlich ist? In diesem Artikel stellen wir die fünf Materialien vor, auf die sich Sourcing- und Lieferkettenresilienz-Experten am meisten konzentrieren sollten. 

Was sind kritische Mineralien?

Aufgrund ihrer strategischen Bedeutung für Industrie, Verteidigung und nationale Sicherheit hat das U.S. Department of Energy im Energy Act 2020 eine eigene Definition für kritische Materialien festgelegt. Die Behörde definiert diese als: „Jedes nicht-brennbare Mineral, Element, Substanz oder Material, das nach Einschätzung des Energieministers (i) ein hohes Risiko für eine Unterbrechung der Lieferkette aufweist und (ii) eine essentielle Funktion in einer oder mehreren Energietechnologien erfüllt, einschließlich solcher zur Produktion, Übertragung, Speicherung und Einsparung von Energie.“

Damit eine Substanz als kritisches Material gilt, muss sie sowohl eine essentielle Funktion erfüllen als auch anfällig für Störungen in der Lieferkette sein. 2022 veröffentlichte die U.S. Geological Survey (USGS), unter dem Department of the Interior, eine Liste der als kritisch eingestuften Materialien. Unter diese Definition von „kritischen Mineralien“ fallen folgende 50 Substanzen:

Was sind Seltene Erden?

Seltene Erden, häufig als REEs abgekürzt (Rare Earth Elements), sind eine Gruppe von 17 metallischen Elementen – die 15 Elemente der Lanthanoidreihe, ergänzt um Scandium und Yttrium – mit einem breiten Spektrum an Hightech-Anwendungen. Aufgrund ihrer einzigartigen chemischen Eigenschaften werden Seltene Erden als Magnete, Katalysatoren und Batterielegierungen in Unterhaltungselektronik, erneuerbaren Energietechnologien, Elektrofahrzeugen sowie Medizinprodukten eingesetzt. Auch wenn es sich in Produkten oft nur um Spuren von REEs handelt, sind diese für Leistung und Funktionalität unverzichtbar. Selbst wenn der Anteil am Gewicht oder Wert gering ist, können Seltene Erden nicht einfach ausgetauscht oder weggelassen werden.

Die Seltenen Erden

• Lantham (La)
• Cerium (Ce)
• Praseodym (Pr)
• Neodym (Nd)
• Promethium (Pm)
• Samarium (Sm)
• Europium (Eu)
• Gadolinium (Gd)
• Terbium (Tb)
• Dysprosium (Dy)
• Holmium (Ho)
• Erbium (Er)
• Thulium (Tm)
• Ytterbium (Yb)
• Lutetium (Lu)
• Scandium (Sc)
• Yttrium (Y)

Seltene Erden stehen speziell im Fokus der U.S.-Regierung, weil China bei der Produktion im 21. Jahrhundert eine dominierende Stellung eingenommen hat. Laut USGS entfielen 1993 38 % der weltweiten REE-Produktion auf China und 33 % auf die USA (Australien: 12 %). In den folgenden 20 Jahren verschob sich dieses Verhältnis drastisch: 2011 stammten 97 % der globalen REE-Produktion aus China. 

Seltene Erden stehen besonders im Fokus der U.S.-Regierung, da China seit dem 21. Jahrhundert die weltweite Produktion dominiert.

Obwohl dieser Anteil kürzlich gesunken ist – China kam 2023 auf 69 % der weltweiten REE-Produktion – behält das Land einen festen Griff auf einen Großteil der Seltene-Erden-Lieferkette. 

Die fünf kritischen Mineralien, die für Ihre SCRM-Strategie unentbehrlich sind

Kobalt (Co)

• Hauptanwendungen: Wiederaufladbare Batterien; Festplatten und elektronische Bauelemente; Superlegierungen für Luft- und Raumfahrt, Verteidigungsfahrzeuge, Raketentriebwerke und Kraftwerke.
• In den USA verarbeitet (%): <1%
• Weltweit größter Produzent: Demokratische Republik Kongo (DRK)

Kobalt ist ein besonders wichtiges Material, da es für zahlreiche Produkte und Fertigungsprozesse unverzichtbar ist. Aufgrund seiner hohen Energiedichte und thermischen Stabilität wird das Übergangsmetall in Halbleitern und Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt. Zudem machen es seine Eigenschaften zu einem Schlüsselmaterial für Superlegierungen in der Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und schweren Maschinenbauindustrie. 

Wegen seiner Bedeutung für viele Branchen und seiner risikobehafteten Lieferkette sollte Kobalt in jedem SCRM-Framework frühzeitig betrachtet werden. Abgebaut wird das Metall überwiegend in der politisch instabilen DRK, die bekannt ist für Gewalttaten, Ausbeutung und Kinderarbeit. Ein Artikel aus 2023 der Yale School of the Environment beschreibt Bergbau in der DRK als „milizkontrollierte Gebiete … wo fünfjährige Kinder mit Schaufeln und Eisenstangen den untersten Teil einer globalen Lieferkette bilden, die auf den Fabrikböden der reichsten und mächtigsten Unternehmen der Welt endet.“ Zusätzlich wird ein erheblicher Teil des Kobalts später nach China zur Weiterverarbeitung und Raffination geliefert. 

China ist an zahlreichen Kobaltminen der DRK beteiligt und raffiniert letztlich fast drei Viertel des weltweit geförderten Kobalts. 

Lithium (Li)

• Hauptanwendungen: Lithium-Ionen-Batterien für eine Vielzahl von Elektronikgeräten; Elektrofahrzeuge (EVs); Glas und Keramik; Zementformulierungen. 
• In den USA verarbeitet (%): <1%
• Weltweit größter Produzent: Australien

Als sehr leichtes Alkalimetall wird Lithium vor allem für wiederaufladbare Batterien in Smartphones, Laptops und EVs benötigt. Lithium-Ionen ermöglichen die Funktion von Batterien, indem sie zwischen Anode und Kathode – zwei entscheidende Komponenten – wandern. Wie das U.S. Department of Energy erklärt: „Während die Batterie entlädt und Strom liefert, gibt die Anode Lithium-Ionen ab, die zur Kathode wandern und einen Elektronenfluss erzeugen.“ Beim Aufladen läuft der Vorgang umgekehrt ab: „Die Kathode setzt Lithium-Ionen frei, die von der Anode aufgenommen werden.“

Australien ist der weltweit führende Lithium-Produzent, gefolgt von Chile und China. Doch wie bei anderen kritischen Mineralien dominiert China die Raffination: Das Land verarbeitet über 70 % des weltweiten Lithiums. Aufgrund der entscheidenden Rolle von Lithium beim Wechsel von Verbrennerfahrzeugen zu EVs sollte insbesondere für U.S.-Unternehmen und Hersteller Chinas überproportional großer Einfluss auf die Weiterverarbeitung ein Grund zur Besorgnis sein. Unternehmen mit steigender Lithium-Nachfrage sollten ihre Lieferkette prüfen und alternative Beschaffungsquellen außerhalb Chinas erwägen. 

Graphit (Gr/C)

• Hauptanwendungen: Batterien und Elektroden; Elektromotoren; Flammschutzmittel; Hochöfen („Feuerfestmaterialien“). 
• In den USA verarbeitet (%): Keine
• Weltweit größter Produzent: China

Graphit tritt natürlich als schwarze Kristalle und kristalline Massen auf und ist eine stabile Kohlenstoffform mit einzigartigen Eigenschaften, die in vielen Branchen geschätzt werden. Die chemische und thermische Stabilität sowie die hohe elektrische Leitfähigkeit prädestinieren Graphit für Metallverarbeitung, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Automobilindustrie. In der Elektronik-Lieferkette ist Graphit zentraler Bestandteil von Batterien, Elektroden, Leiterplatten sowie verschiedenen Interconnect-, Passiv- und Elektromechanik-(IP&E)-Bauelementen. 

China ist weltweit führend bei Gewinnung und Verarbeitung von Graphit und dominiert die Lieferkette für dieses kritische Mineral. Weitere wichtige Produzenten sind Indien, Brasilien und afrikanische Länder wie Mosambik und Tansania. In den USA wurde Graphit seit den 1950er Jahren nicht mehr verarbeitet, doch USGS hat unter anderem in Alaska, Colorado, Montana, Pennsylvania und Texas Graphitvorkommen entdeckt. Momentan sind U.S.-Hersteller weiterhin auf Lieferketten mit Routings über China angewiesen. 

Nickel (Ni)

• Hauptanwendungen: Batterien und Elektroden; Elektromotoren; Flammschutzmittel; Feuerfestmaterialien für Hochöfen. 
• In den USA verarbeitet (%): Keine
• Weltweit größter Produzent: China

Nickel ist ein korrosionsbeständiges Übergangsmetall mit Eigenschaften, die für zahlreiche Produkte und Branchen entscheidend sind. Das Metall besitzt einen hohen Schmelzpunkt, ist extrem duktil und unterhalb einer bestimmten Temperatur magnetisch. Nickel findet sich in Metalllegierungen, Luft- und Raumfahrtteilen, Batterien und Beschichtungen. Laut Nickel Institute ist das Element „essenziell in Hunderttausenden von Produkten“. Die weltweite Nickelproduktion lag 2023 bei ca. 3,7 Millionen Tonnen, der Bedarf wird bis 2030 voraussichtlich um rund ein Drittel auf 4,7 Millionen Tonnen steigen. 

Indonesien ist mit fast zwei Millionen Tonnen pro Jahr weltweit führender Nickelproduzent. Weitere wichtige Förderländer sind die Philippinen, Neukaledonien und Russland. Laut Oregon Group ist Nickel derzeit Gegenstand eines globalen Handelskonfliktes zwischen Indonesien und westlichen Nationen. Indonesien hat den Nickelpreis in den letzten zwei Jahren um mehr als 50 % gesenkt, um andere nationale Wettbewerber vom Markt zu verdrängen. 

Gallium (Ga)

• Hauptanwendungen: Halbleiter; Solarmodule; LEDs; Metalllegierungen.
• In den USA verarbeitet (%): Keine
• Weltweit größter Produzent: China

Gallium ist ein silberglänzendes Metall mit ähnlicher Optik wie Aluminium und wird in Elektronikindustrie, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und Energietechnik eingesetzt. Es ist Schlüsselelement beim Dotierungsprozess in der Halbleiterfertigung: Gallium wird dem Silizium zugesetzt, um dessen elektrische Leitfähigkeit und Struktur zu verändern. Aus Gallium und Stickstoff entsteht Gallium-Nitrid (GaN) – ein Halbleitermaterial, das aufgrund höherer Geschwindigkeit und Effizienz als Ersatz für Silizium eingesetzt wird.

China dominiert den Abbau und die Verarbeitung von Gallium. Weitere Produzenten sind Südkorea, Ukraine, Russland und Kasachstan. Gallium hat sich bereits als äußerst anfällig für Lieferkettenunterbrechungen erwiesen: Im Dezember 2024 verhängte China ein Exportverbot für Gallium an U.S.-Unternehmen – eine strategische Maßnahme, die weiterhin für logistische und fertigungstechnische Herausforderungen sorgt. 

Z2Data unterstützt Unternehmen beim Management von Risiken kritischer Mineralien 

Die SCRM-Plattform Z2Data ermöglicht OEMs und anderen Unternehmen, die für sie wichtigsten kritischen Mineralien sowie deren geografische Abhängigkeiten zu identifizieren. Z2Data bietet zwei wesentliche, sich ergänzende Funktionen, mit denen Unternehmen ihr Risikoprofil verstehen und gezielte Gegenmaßnahmen ableiten können.

Die SCRM-Plattform Z2Data ermöglicht OEMs und anderen Unternehmen, die für sie wichtigsten kritischen Mineralien sowie deren geografische Abhängigkeiten zu identifizieren.

• Minerals Detection: Das SCRM-Tool sammelt Full Material Declarations (FMDs) und extrahiert die kritischen Mineralien, die Unternehmen zur Herstellung ihrer Produkte benötigen. So haben Unternehmen eine solide Grundlage, um den Umfang ihrer Abhängigkeit zu beurteilen.

• Minerals Database: Nach der Identifikation aller Mineralien aus den FMDs kann Z2Data diese Informationen mit der eigenen umfassenden Minerals Database abgleichen. Mit diesem Kontext erhalten Nutzer einen klaren Überblick, aus welchen Ländern ihre Mineralien stammen könnten – und wie groß die potenzielle Abhängigkeit von Risikolieferanten wie China, Russland oder der Demokratischen Republik Kongo ist.

Mit diesen Erkenntnissen und Informationen können Organisationen ein SCRM-Framework für ihre kritischen Mineralien aufbauen – zum Beispiel mit Dual Sourcing, Lieferketten-Diversifizierung sowie einer Risikostreuung weg von China. Mehr darüber, wie Z2Data Unternehmen beim Risikomanagement in ihrer Lieferkette für kritische Mineralien unterstützt, erfahren Sie in einer kostenlosen Demo mit unseren Produktexperten.