Graphit: Anwendungsmöglichkeiten und Preisentwicklung
Wer kennt kein Graphit? Wir waren ja alle mal Kinder und da kamen wir in der Regel ab dem Malalter schon mit Graphit in Berührung. Der gute alte Bleistift; da haben sich die Eltern noch gefreut. Die Gemälde an den Wänden und auf den Böden konnten einfach weg radiert werden.
Dann kamen wir in ein Alter, wo wir evtl. Tennis, Badminton oder Golf spielten. In diesen Schlägern wird auch Graphit verarbeitet. Wer dann einen technischen Beruf erlernt hat, der hatte auch hier mit Mitteln wie Öle und Fette zu tun, welche Graphite beinhalten.
Etwas zur Geschichte von Graphit
Die Verwendung von Graphit kann in der prähistorischen Zeit auf eine lange Tradition in Europa zurückblicken. Die ersten Hinweise einer Verwendung kennt man aus dem Mesolithikum Norditaliens. Rohgraphitstücke wurden als Färbemittel benutzt und den Toten in die Gräber mitgegeben. Für das Neolithikum finden wir in Böhmen zahlreiche Belege von Graphitton – und graphitierter Keramik. Für Bayern ist in der Frühbronzezeit vor allem die Straubinger Kultur von Bedeutung, die durch starken Graphitgebrauch auffällt. In der späten Eisenzeit in Mitteleuropa (Latènezeit) wurde Graphit gerne verwendet, um die Gefäße, vor allem aber Kochtöpfe, feuerfester zu machen. Es fand während dieser Zeit ein großflächiger Handel statt, der die gesamte Verbreitung der Latène-Kultur umfasste. Hier waren besonders die Vorkommen bei Passau und Krummau bedeutsam.
Nach dem Zusammenbruch der keltischen Kultur in Mitteleuropa im Zuge der römischen Eroberung und der germanischen Expansion dauert es etwa 800 Jahre bis ins frühe Mittelalter, bis im slawischen Ostmitteleuropa im größeren Stil wieder Graphit verwendet wurde. In Asien (vor allem dem schon frühzeitig schriftkundigen China) hat Graphit als Schreibmaterial erstaunlicherweise keine Rolle gespielt. Im 16. Jahrhundert entdeckten die Engländer ein großes Vorkommen an reinem Graphit, welches sie jedoch für eine Form des Bleiminerals Bleiglanz (Plumbago) hielten. Erst Carl Wilhelm Scheele gelang 1779 der Nachweis, dass es sich bei Graphit um reinen Kohlenstoff handelt. Trotz Scheeles Nachweis hält sich der Begriff Bleistift bis heute. Da sich Graphit nicht nur als gutes Schreibmaterial, sondern auch als perfektes Material für Gussformen von Kanonenkugeln herausstellte, hatte es auch eine gewisse militärische Bedeutung. So wurde deshalb z. B. während der napoleonischen Kriege Anfang des 19. Jahrhunderts die Ausfuhr von Bleistiften von Großbritannien nach Frankreich verboten.
Vor allem bis ca. 1990 wurde Graphit in hochgereinigter Form in Kernreaktoren als Moderator und bei den deutschen Kugelhaufenreaktoren zusätzlich als Brennelementmatrix eingesetzt. Die guten Moderationseigenschaften sowie die hohe Temperaturstabilität von Graphit waren ausschlaggebende Kriterien zur Wahl dieses Materials. Die Graphitbrände des britischen Windscale-Reaktors 1957 in Sellafield sowie des RBMK-Reaktors in Tschernobyl 1986 haben Bedenken bezüglich der sicherheitstechnischen Eignung von Graphit in Nuklearsystemen aufkommen lassen. Als Probleme hinzu kommen die Reaktionsfähigkeit mit Wasserdampf (> 900 °C) unter Bildung brennbarer Gase, sowie die Neigung zu nuklearen Instabilitäten im System Graphit/Wasser.
Derzeit gibt es weltweit 250.000 t bestrahlten Nukleargraphit (Deutschland ca. 1000 t), für den es wegen seines hohen Gehalts an C-14 (radioaktives Isotop mit einer Halbwertszeit von 5700 Jahren) noch keine ökonomisch akzeptable Endlagerstrategie gibt.
Aber was hat das nun mit Aktien zu tun? Warum brauchen wir plötzlich wieder mehr Graphit und weniger Radiergummi? Was macht den Rohstoff so besonders?
Anwendungsmöglichkeiten und Preisentwicklung
Graphit wird lange nicht mehr nur in Bleistiften und Tennisschlägern verwendet. Graphit leitet Hitze und Elektrizität, er ist korrosions- und hitzebeständig. Die Weiterentwicklung der Autoindustrie, besonders dort im Leichtbaubereich, hat auch dazu beigetragen, dass vermehrt nach Graphit gefragt wurde. Dabei geht es zum einen den Verbrauch durch Gewichtsreduzierung zu senken und zum anderen die Leistung und Lebenserwatung der Batterien bei den Elektrofahrzeugen zu erhöhen.
Somit hat sich die Auto- und Stahlindustrie als die Hauptkonsumenten von Graphit in den letzten Jahren herauskristallisiert. Allerdings wird in der Zukunft Graphit ein wichtiger Bestandteil in neuartigen Batterien sein. Bei einer Lithium-Ionen-Batterie besteht die Kathode aus Lithium, die Anode wird aus Graphit gefertigt.
Diese Art von Batterie wird bereits in verschiedenen Elektroautos von, Nissan, Tesla und Chevrolet verwendet. Überall wird an Elektrofahrzeugen und deren Stromversorgung gearbeitet. Man ist am forschen, wie man große Mengen Strom, wie z.B. den Strom der Solar oder Windenergie bei Nacht oder Windstille speichern kann ohne aufwendige Pumpkraftwerke zu bauen. Sollten alle diese Batterien und Stromspeicher Graphit benötigen, kann man sich vorstellen, wie groß der Bedarf an Graphit zukünftig sein wird.
Aber auch in der Wasserstofftechnik und in Brennstoffzellen kommt Graphit bereits zum Einsatz.
Auszug:
Die Elektroden entstehen durch das Aufbringen einer katalytisch aktiven Elektrodenschicht auf die Membran, der Elektrodenkatalysator, und einem porosen Graphitgeï¬?echt, ¨ durch welches die Gasdiffusion zum Elektrodenkatalysator stattï¬ndet(Gasdiffusionsschicht auch GDL=gas diffusion layer). Das Geï¬?echt versorgt die Membran ebenso mit Wasser, es leitet Warme ab und ermöglicht den Stromtransport
Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle besteht aus der Membranelektrodeneinheit (MEA) und zwei Bipolarplatten. Die Bipolarplatten sind Platten aus Graphit, Stahl oder Composit-Werkstoffen. Sie weisen viele feine Kanäle auf, die das Gas auf die Membranelektroden-einheit verteilen. Sie dienen außerdem der Temperaturregulation. Die protonenleitende Membran aus sulfoniertem Tetrafluorethylen (Handelsname: Nafion) ist der Kern der Membranelektrodeneinheit. Sie ist von den beiden Elektroden (Kathode und Anode) umgeben. Die Kathode besteht aus Graphit, das mit Platinpartikeln beschichtet wurde. Die Anode setzt sich aus Graphit mit Nanopartikeln einer Platin-Rutheniumlegierung-beschichtung zusammen.
Video, Aufbau einer Zelle:
Weiter Informationen über den Aufbau solcher Zellen und das Verwenden von Graphit findet ihr unter den folgenden Links;
http://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-20124/Kreuz_Diss.pdf
Alleine jetzt werden schon weltweit etwa 1,2 Millionen Tonnen Graphit benötigt. Viele Experten sagen für die kommenden Jahre einen Nachfrageboom voraus, wo sich die Nachfrage der Graphitmenge bis 2020 auf ein vielfaches erhöhen wird. Nur schon für den Bau der benötigten Lithium-Ionen Batterien bis am Ende der Dekade sollen laut Angaben der Experten jährlich bis zu 1,6 Millionen Tonnen Graphit benötigt werden.
Dies zeigt die Dimension des Wachstums. Der Preis folgt diesem Wachstumsschub nur langsam. Jahrelang dümpelte er vor sich hin, erst in den vergangenen Jahren hat er sich verdreifacht. Der Trend geht weiter nach oben.
5 Jahres Charts for Graphite Ent (GPE)
1 Jahres Charts for Graphite Ent (GPE)
Aus China kommt ca. 70 Prozent der Graphitproduktion. Weitere große Förderer sind Indien, Kanada und Brasilien. Auf Grund dessen, dass China wie auch bei anderen Rohstoffen, zuletzt höhere Steuern und Lizenzgebühren auf die Ausfuhr von Graphit gelegt hat, sind Unternehmen verstärkt auf der Suche nach neuen Fundorten und anderen Lieferanten. Gebiete, die die geologischen Voraussetzungen für den Graphitabbau erfüllen, finden sich z.B. in Kanada in der Region Ontario und Quebec aber auch in Brasilien und Indien wird die Suche nach neuen Lagerstätten verstärkt.
Graphit kommt in der Natur in Form vereinzelter Flocken und Körnern in kohlenstoffreichem metamorphem Gestein und als Adern in Pegmatit vor. Graphitfundorte gibt es weltweit von Afghanistan (Kabul) bis Simbabwe (Harare, Mashonaland). Aber von wirtschaftlicher Bedeutung sind vor allem, wie oben schon beschrieben, die Volksrepublik China, Korea, Madagaskar, Simbabwe, Kanada, Brasilien und Indien. Dort wird das Graphit sowohl im Tagebau als auch unter Tage abgebaut. In Europa gibt es zurzeit nur noch wenige aktive Graphitbergwerke. In der Ukraine, in Norwegen und in Tschechien wird makrokristalliner Naturgraphit in unterschiedlicher Qualität unter Tage abgebaut. Bei dem makrokristallinen Naturgraphit sind die einzelnen Graphitkristallitpakete (Flocken) gut erhalten und sichtbar. In Österreich wurden dagegen mikrokristalline Naturgraphite gewonnen, deren Kristalle nicht so deutlich ausgeprägt sind.
Im nächsten Teil unserer Graphitserie werden wir ein paar Unternehmen vorstellen welche sich auf das Finden, Explorieren und Fördern des Graphits spezialisiert haben.
Euer TimLuca
