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Donnerstag, 08.12.2016
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Mangan, Kobalt & Nickel

Die Bedeutung der Knollenrohstoffe

Manganknolle: "Wundertüte" für Metalle

Durchschnittlich knapp ein Drittel einer Manganknolle besteht tatsächlich aus Mangan, der Rest verteilt sich auf Elemente wie Kupfer, Nickel oder Kobalt sowie Ton, Quarz, Wasser oder Sauerstoff.

Doch warum sind gerade die Wertmetalle der Manganknollen für den Menschen von so großer Bedeutung? Für welche Industrieprodukte werden sie gebraucht? Mehr als 90 Prozent des Mangans, das weltweit gefördert wird, verschlingt beispielsweise heute die Stahlerzeugung. Es dient zur Veredlung der Produkte und macht sie korrosionsbeständiger oder stabiler. So haben Forscher vom Max-Planck-Institut für Eisenforschung im Jahr 2004 neue Leichtbaustähle für den Automobilbau entwickelt, deren besondere Eigenschaften auch auf der Beimischung von Mangan beruhen.

Dehnbarer als Gold


So erwies sich eine Legierung aus Eisen mit einem Gehalt von 15 Prozent Mangan sowie drei Prozent Aluminium und Silizium als außerordentlich fest. Dieser Stahl ließ sich um rund 50 Prozent dehnen, verfestigte sich aber auch stark, ohne zu zerreißen. Nachdem die Wissenschaftler den Mangananteil auf 25 Prozent erhöht hatten, zeigte der Stahl andere wertvolle Eigenschaften: Er war wohl weniger fest, ließ sich aber um etwa 90 Prozent in die Länge ziehen, ohne Schaden zu nehmen.

„Eine solche Duktilität, also Dehnbarkeit, erreicht nicht einmal Gold, das als ausgesprochen duktil gilt. Bei 60 Prozent Dehnung ist Schluss“, berichtet der MPG-Forscher Georg Frommeyer im Wissenschaftsmagazin MaxPlanckForschung. Diese Stahlsorte ist nach Ansicht der Wissenschaftler perfekt geeignet für Crash-Bauteile im Auto, die sich bei einem Unfall zusammenfalten müssen und könnte so in Zukunft Menschenleben retten.

Doch nicht nur an einer möglichen Revolution im Fahrzeugbau ist das Mangan entscheidend beteiligt, es ist auch Teil einer neuen Metalllegierung, die in Zukunft in Hochtemperatur-(SOFC)-Brennstoffzellen zum Einsatz kommen soll. Werkstoffforscher um Willem Josel Quadakkers vom Forschungszentrum Jülich haben sie im Jahr 2003 in Kooperation mit ThyssenKrupp entwickelt, um die Leistungsfähigkeit dieser Brennstoffzellen-Sorte zu steigern.

SOFC-Brennstoffzellen dienen in Zukunft vermutlich unter anderem als Zusatzaggregate für Autos und unterstützen Batterie und Lichtmaschine. Nach Angaben der Forscher können sie beispielsweise auch bei abgeschaltetem Motor den Strom für eine Standheizung liefern.

Kobalt für Batterien und Werkstoffe


Kobalt, das durchschnittlich mit einem Anteil von weniger als einem Prozent in den Manganknollen vertreten ist, wird dagegen in großem Maßstab in Batterien verwendet. Ähnlich wie Mangan kommt es zudem in Werkstoffen vor, die rostfrei und verschleißfest sein müssen. Auch der menschliche Körper kann auf das Spurenelement nicht verzichten. Ohne Kobalt ist der Mensch nicht in der Lage, Vitamin B12 zu produzieren, das an Bildung von roten Blutkörperchen beteiligt ist.

Nickel und Kupfer


Nickel, ein anderer Bestandteil der Manganknollen, kann Tote zum Leben erwecken. Als reines Metall ist es eher gefährlich und führt ab einer eingenommenen Dosis von rund 50 Milligramm zu schweren Vergiftungserscheinungen. Sicher verpackt in Batterieform aber kann es Leben retten. Denn noch immer werden viele medizinische Hilfsmittel von Energiespendern aus Nickel-Kadmium gespeist. Dazu gehören unter anderem auch zahlreiche Wiederbelebungsgeräte.

Dass Nickel nicht nur positive Eigenschaften hat, ist schon lange bekannt. Als Schmuck oder Überzug von Münzen sorgte es für unangenehme allergische Reaktionen. Seitdem man den Auslöser für die Symptome kennt, verzichten immer mehr Hersteller auf das Metall bei allen Produkten, die direkt mit der Haut in Berührung kommen.

Ansonsten spielt Nickel unter anderem eine wichtige Rolle als Überzugsmaterial zum Schutz vor Rost. Unentbehrlich ist Nickel aber auch als Drahtmaterial für Widerstände, als Elektroden in Akkumulatoren oder als Bestandteil von Glühlampen und Vakuumröhren.

Kupfer dagegen wird als hervorragender elektrischer Leiter in nahezu allen elektrischen Geräten eingesetzt.

Stand: 19.08.2005
 
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