Germanium: Anwendungen und Einsatzgebiete — Teil 1
Ein Überblick über die Einsatzgebiete von Germanium
Wenn wir alle das schnelle Internet möchten, dann werden mehr als 200 Tonnen des Metalls in Form seines Oxides in Lichtwellenleitern verwendet, die wir landläufig Glasfaserkabel nennen. Das Germaniumdioxid hält dabei das Licht im Kabel. Die Technik wird wegen ihrer extrem hohen Übertragungsraten nicht durch Satelliten substituiert werden können. Zudem können Lichtwellenleiter mit mehreren Frequenzen gleichzeitig „beleuchtet“ werden. Es werden in den nächsten Jahrzehnten hunderte von Millionen km an Kabeln sowohl für die Übertragung über große Distanzen, aber auch für die Versorgung von Städten und auch in Cybercentern, Flugzeugen und anderen technischen Devices verbaut werden.
Batterietechnik ist der Treiber unserer mobilen Zukunft. Die Branche der Elektromobilität muss das Problem brennender Batterien lösen und gleichzeitig die Speicherdichte erhöhen. Wenn diese Probleme gelöst sind, wird die automobile Zukunft elektrisch sein. Es werden derzeit bereits neue Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, die auch bei Unfällen nicht in Brand geraten. Sie erreichen so viele Ladezyklen, dass auch Autos mit einer Lebensreichweite von mehr als zwei Millionen km, gebaut werden können. Genutzt werden sogenannte Festelektrolyt auf Basis von Germanium.
Wo immer nachts gesehen werden muss, müssen Kameras in der Lage seine infrarote Strahlung, landläufig auch Wärmestrahlung genannt, zu detektieren. In selbstfahrenden Autos muss die Erkennungstechnologie reibungslos funktionieren, denn von der eingesetzten Technik hängt unsere Sicherheit ab. Wärmebildkameras sind der Schlüssel zur Erkennung lebender Wesen auf der Strecke. Aber auch die Abstandsmessung und die Schilderkennung sind auf Germanium angewiesen.
Fernerkundung und Drohnenbau
Für das Wachstumssegment Fernerkundung wird Germanium verwendet. Als Beispiel sehen wir hier die zielgerichtete und satellitengestützte Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen, bei der vor allem IR- und multi-spektrale Sensoren zum Einsatz kommen. Germanium hat bei infrarot und optischen Sensoren ein wichtiges Anwendungsfeld. Auch für andere Bildaufnahmen können solche germaniumhaltigen Kameralinsen zum Einsatz kommen. Für Freizeitdrohnen wird davon ausgegangen, dass diese standardmäßig mit einer Kamera ausgestattet sind. In Deutschland regulieren unter anderen das Luftverkehrsgesetz und die Luftverkehrsordnung den Einsatz von bemannten und unbemannten Luftfahrtsystemen. Demnach wird keine Erlaubnis für Drohnen benötigt, die bis zu 5 kg wiegen. Für den Betrieb von unbemannten Luftfahrzeugen sind Linsen hocheffektiver Kameras und Nachtsichtoptionen unverzichtbar. Das Internet der Dinge und regionale Lieferservices werden der Treiber dieser Technologie sein.
Für den Germanium-Gehalt werden in der Studie zu Rohstoffinformationen der deutschen Rohstoffagentur GoPro-Kameras zur Basis genommen, denn diese Actionkameras sind auch multispektral und für die Nachsicht ausgerüstet. Für die Infrarot- und Multispektralkameras konnte ein Wert von 4,2 g Germanium pro Linse für die Linsenfertigung für Nachtsichtsysteme berechnet werden. Die Macher der Studie gehen davon aus, dass die Millionen von Drohnen und Luftfahrzeugen im Jahr 2040 in der Landwirtschaft zu 100%, in der Industrie/Infrastruktur zu 50%, für staatliche Zwecke zu 25% und für Freizeitzwecke zu 5% über eine Multispektral-/ IR-Kamera mit Germaniumlinse verfügen werden.
Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Nachfrage nach Germanium für die IR-/Multispektrallinsen zukünftig merkliche Nachfrageimpulse erfahren könnte, wenn 3D-Luftfahrzeuge massenhaft für Bildaufnahmen in der Landwirtschaft, für Überwachungen und für Freizeitzwecke eingesetzt werden. Die eher konservativ berechnete Bedarf an Germanium dürften allerdings auch problemlos gedeckt werden können, wenn keine anderen Technologien den Germanium-Markt disruptiv beeinflussen. Und genau hier liegt das Problem. Denn diese weiteren Einsatzgebiete kommen aus dem Markt selbstfahrender Autos, die mit einer Vielzahl an Kameras ausgestattet werden müssen, und die selbstverständlich auch über das infrarot Band warme Objekte, wie Passanten und Tiere sowie andere Fahrzeuge identifizieren können müssen, um einsetzbar zu werden.