Japan will Seltene Erden aus der Tiefsee fördern, um die Abhängigkeit von China zu verringern

Seltene Erden aus der Tiefsee vor Minamitorishima: von der Theorie zu ersten Versuchen

Japan bereitet einen weltweit erstmaligen Versuch vor, seltene Erden enthaltenden Schlamm vom tiefen Meeresboden nahe Minamitorishima zu heben. Das abgelegene Atoll liegt rund 1.900 bis 2.000 Kilometer südöstlich von Tokio. Nach Angaben der Regierungsplaner soll der Testbergbau im Januar 2026 beginnen und Tiefen von 5.000 bis 6.000 Metern erreichen. Dabei geht es nicht um schnelle Gewinne. Ziel ist eine stabile heimische Versorgung mit Metallen, die für Elektroautos, Windkraftanlagen, Smartphones, medizinische Geräte und moderne Waffen benötigt werden. Der Versuch folgt auf verschärfte chinesische Exportkontrollen für mehrere wichtige Seltene-Erden-Elemente, die Auto- und Elektronikhersteller weltweit verunsichert haben.

Die Ressource, auf die Japan abzielt, ist ungewöhnlich. Untersuchungen innerhalb der ausschließlichen Wirtschaftszone Japans haben Schlammschichten mit hohen Konzentrationen an Seltenen Erden nachgewiesen, darunter schwere und mittelschwere Elemente, die selten und teuer sind. Forschende beziffern die Vorkommen rund um Minamitorishima auf etwa 16 Millionen Tonnen. Bei einigen Elementen liegen die Konzentrationen über denen typischer Lagerstätten an Land. Eine Analyse japanischer Wissenschaftler aus dem Jahr 2018 kam zu dem Schluss, dass das Vorkommen bestimmte Seltene Erden je nach Element für rund 420 bis 780 Jahre liefern könnte. Dieses Potenzial macht Minamitorishima angesichts des verschärften globalen Wettbewerbs um kritische Rohstoffe zu einem strategischen Vermögenswert.

Das Potenzial in eine tatsächliche Versorgung zu verwandeln, ist der schwierige Teil. Bergbau in 6.000 Metern Tiefe wurde noch nie im industriellen Maßstab betrieben. Bei dem Test sollen von einem Tiefseeforschungsschiff der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology Rohre herabgelassen, Schlamm an die Oberfläche befördert und zur Analyse und Trennung von Elementen wie Dysprosium, Terbium, Neodym und Gadolinium aufs Festland gebracht werden. Verläuft der Versuch erfolgreich, will Japan im Januar 2027 ein Pilotsystem in Betrieb nehmen, das täglich etwa 350 Tonnen Schlamm fördern kann. Die Verantwortlichen sprechen offen über die Nachteile: Jede Fahrt wird teuer sein, die technischen Spielräume sind gering, und neue Raffineriekapazitäten müssen entstehen, bevor die Metalle die Fabriken erreichen. Die ersten kommerziellen Lieferungen sind für 2028 geplant. Der Erfolg hängt jedoch von der Technologie, den Preisen und der politischen Unterstützung ab.

Warum diese Metalle für das moderne Leben wichtig sind

Seltene Erden sind eine Gruppe aus 17 Metallelementen, die moderne Elektronik und Anlagen für saubere Energie kleiner, leistungsfähiger und effizienter machen. Zu den bekanntesten zählen Neodym, Praseodym und Samarium. Sie sind unverzichtbar für die starken Permanentmagnete in Elektromotoren und Windkraftgeneratoren. Schwerere Elemente wie Dysprosium und Terbium sorgen dafür, dass diese Magnete auch bei hohen Temperaturen leistungsfähig bleiben. Das ist für Antriebsstränge und Komponenten der Luft- und Raumfahrt entscheidend. Andere Elemente, darunter Yttrium, Europium und Gadolinium, kommen in Displays, Lasern, der medizinischen Bildgebung und Speziallegierungen zum Einsatz.

China dominiert sowohl den Abbau als auch die Verarbeitung Seltener Erden, insbesondere die Veredelung zu Oxiden, Metallen und Magnetlegierungen, die Hersteller tatsächlich verwenden. Diese Konzentration schafft einen Engpass. In diesem Jahr weitete Peking die Exportkontrollen für mehrere mittelschwere und schwere Seltene Erden aus und knüpfte damit an frühere Beschränkungen an. Die Maßnahmen erschweren die Versorgungsplanung, sorgen für Preisschwankungen und erhöhen das geopolitische Risiko für Hersteller. Die Vereinigten Staaten reagierten mit neuen Zolldrohungen, während verbündete Regierungen eine engere Abstimmung zur Diversifizierung der Versorgung forderten.

Japan hat das schon einmal erlebt. 2010 führte ein diplomatischer Konflikt zu einem starken Rückgang der chinesischen Exporte Seltener Erden nach Japan. Damals bezog Japan etwa 90 Prozent seines Bedarfs aus China. Diversifizierungsbemühungen seither, darunter neue Verträge in Australien, Indien und Kasachstan sowie Investitionen in Raffinerien in Malaysia und Vietnam, haben diesen Anteil auf knapp 60 Prozent gesenkt. Die Verwundbarkeit bleibt bestehen. Schon eine kurze Unterbrechung kann sich durch die Produktionslinien ziehen. Das zeigte sich, als Exportkontrollen Anfang dieses Jahres Nissan und Suzuki zwangen, bestimmte Montagearbeiten vorübergehend einzustellen.

Was Minamitorishima besonders macht

Bei der Ressource von Minamitorishima handelt es sich weder um ein herkömmliches Erzvorkommen an Land noch um ein Feld aus Hartgesteinsmineralien. Es ist Schlamm. Bohrkernproben und Untersuchungen weisen auf eine ungewöhnliche Zusammensetzung mit höheren Konzentrationen schwerer und mittelschwerer Seltener Erden hin. Das ist wichtig, weil schwere Elemente seltener sind und höhere Preise erzielen. Der Schlamm enthält außerdem weniger radioaktive Nebenprodukte als viele Seltene-Erden-Erze an Land. Dadurch sinken einige Risiken bei der Verarbeitung und die Anforderungen an die Abfallbehandlung.

Die geografische Lage ist zugleich Vorteil und Nachteil. Das Vorkommen liegt innerhalb der ausschließlichen Wirtschaftszone Japans, sodass Tokio die Exploration und Förderung kontrolliert. Der Standort ist abgelegen und befindet sich rund 100 bis 150 Kilometer vom Atoll entfernt in einer Wassertiefe von 5.000 bis 6.000 Metern. Die Abgeschiedenheit erschwert die Logistik und den Einsatz im Notfall; die extreme Tiefe bringt die derzeitige Offshore-Technik an ihre Grenzen. Anders als Manganknollen, die in anderen Teilen des Pazifiks auf dem Meeresboden liegen, handelt es sich hier um feinkörnigen Schlamm, der als Suspension hochgepumpt werden muss. Um künftig wirtschaftlich arbeiten zu können, müssten Ingenieure täglich mehrere Tausend Tonnen fördern.

Ein ungewöhnlich hoher Anteil schwerer Elemente

Analysen heben den Gehalt an Dysprosium und Terbium im Schlamm von Minamitorishima hervor, neben Neodym und Gadolinium. Dieser hohe Anteil schwerer Elemente unterscheidet das Vorkommen von vielen Lagerstätten an Land außerhalb Chinas, die oft mehr leichte Elemente enthalten. Japans Rohstoffpotenzial im Meer geht über Seltene-Erden-Schlamm hinaus. Eine weitere Untersuchung unter Leitung japanischer Forschender identifizierte im weiteren Pazifikraum mehr als 200 Millionen Tonnen Manganknollen mit erheblichen Anteilen an Kobalt und Nickel in rund 5.500 Metern Tiefe. Schätzungen zufolge enthalten sie etwa 610.000 Tonnen Kobalt, was bei heutigem Verbrauch dem Bedarf Japans für rund 75 Jahre entspricht, sowie etwa 740.000 Tonnen Nickel, genug für rund elf Jahre der Inlandsnachfrage. Diese Zahlen unterstreichen den größeren strategischen Wert der Meeresbodenressourcen, zeigen aber auch, wie groß die technischen Herausforderungen sind.

Wie Japan in 6.000 Metern Tiefe fördern will

Das Regierungsprojekt wird von einer nationalen Plattform für innovative Meeresentwicklung gesteuert, die mit der Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology zusammenarbeitet. Von einem Forschungsschiff abgesenkte Rohre sollen Schlamm vom Meeresboden an die Oberfläche befördern. Das Schiff, darunter auch das ultratiefe Bohrschiff Chikyu, kann schwere Lasten und lange Rohrstränge handhaben. In frühen Versuchen geht es vor allem darum, die technische Machbarkeit nachzuweisen. Bei einem Einsatz sollen rund 35 Tonnen Schlamm für Laboruntersuchungen gewonnen werden. Darin könnten einige Dutzend Kilogramm Seltene Erden enthalten sein. Ein Erfolg würde den Weg für ein Pilotsystem im Jahr 2027 ebnen, das täglich 350 Tonnen fördern soll. Diese Menge wäre geeignet, Trennung und Raffination im größeren Maßstab zu erproben.

Rohre, Pumpen und Schlamm als Suspension

Der Schlamm am Meeresboden hat eine tonartige Konsistenz. Um ihn durch eine Wassersäule von 5.000 bis 6.000 Metern nach oben zu befördern, müssen die Betreiber ihn mit Meerwasser zu einer stabilen Suspension vermischen. Diese muss durch ein Rohr fließen, das länger ist als die bei Tiefsee-Ölprojekten üblichen Rohrstränge. Viele Steigleitungen in der Ölförderung reichen etwa 3.500 Meter tief. Das längere Rohr ist schwerer und schwingungsanfälliger. Ingenieure haben die Rohrdynamik modelliert, um Resonanzschwingungen zu vermeiden, die zu Materialermüdung führen können. Die Ausrüstung am Meeresboden muss robust, aber einfach sein, denn Wartungsarbeiten in dieser Tiefe sind riskant und dauern lange. Japanische Teams haben Maschinen entwickelt, die den Schlamm auf etwa vier Millimeter große oder kleinere Partikel zerkleinern. So lässt er sich leichter pumpen und der Energieverbrauch bleibt gering. Bei der Systemauslegung wurden schwache Sedimentschichten unter dem Schlamm berücksichtigt; die Fundamente wurden so angepasst, dass sie unter Belastung weder einsinken noch zusammenbrechen.

Vom Schiff an Land

An Bord soll die Suspension entwässert und zur Trennung der Seltenen Erden in Oxide und Metalle aufs Festland gebracht werden. Für spätere Phasen haben Verantwortliche eine kleine Vorverarbeitungsanlage auf Minamitorishima ins Gespräch gebracht, um die Transportmengen zu verringern. Tiefseeschlamm enthält im Vergleich zu vielen Erzen an Land relativ wenig radioaktives Thorium und Uran, was die Abfallbehandlung vereinfachen kann. Dennoch sind die nachgelagerten Verarbeitungsschritte komplex. Neue Raffineriekapazitäten sind unerlässlich: Bei der Trennung Seltener Erden sind wiederholte Extraktionsschritte mit Lösungsmitteln, eine sorgfältige pH-Kontrolle und strenge Qualitätssicherung nötig, um die für Hochleistungsmagnete und elektronische Bauteile erforderliche Reinheit zu erreichen.

Umweltrisiken und wissenschaftliche Debatte

Der Tiefseebergbau ist umstritten. Wissenschaftler warnen, dass Ökosysteme in abgrundtiefen Meeresregionen nur unzureichend erforscht sind und sich langsam erholen. Sedimentwolken, die durch Sammelgeräte und Pumpen aufgewirbelt werden, können Filtrierer ersticken und die Wasserchemie verändern. Der Lärm schwerer Maschinen könnte Meeressäuger und Fische beeinträchtigen. Außerdem gibt es Bedenken, wie weit sich feine Partikel in der Wassersäule ausbreiten und ob Spurenelemente in Nahrungsketten gelangen könnten. Diese Risiken lassen sich nur schwer beziffern, weil es kaum kontrollierte Studien in dem Maßstab gibt, der für einen kommerziellen Betrieb erwogen wird.

Japans Programm geht schrittweise vor, sodass Zeit bleibt, Umweltdaten zu sammeln und Methoden anzupassen. Beim Testbergbau vor Minamitorishima sollen die Ausbreitung der Sedimentwolken in den örtlichen Strömungen kartiert und die erneute Ablagerung des Sediments gemessen werden. Ingenieure können Pumpgeschwindigkeit, Sammelköpfe und Auslassstellen anpassen, um die Ausbreitung von Partikeln zu begrenzen. Bei der Prüfung künftiger Genehmigungen werden die Behörden den Umfang der Eingriffsfläche, saisonale Zeitpläne und die Überwachung der Artenvielfalt berücksichtigen. Die wissenschaftlichen Argumente für Vorsicht sind überzeugend; die Debatte über ein vertretbares Risiko wird die technischen Bemühungen begleiten.

Auch die internationalen Regeln entwickeln sich weiter. Die Internationale Meeresbodenbehörde plant, einen Regelkodex für Bergbau in internationalen Gewässern fertigzustellen. Der Standort Minamitorishima liegt in japanischen Gewässern, daher gilt dort nationales Recht. Dennoch beeinflussen globale Standards und die Erwartungen von Kreditgebern die Finanzierung und Abnahmeverträge. Mehrere Großbanken haben ihre Richtlinien für die Finanzierung von Tiefseebergbauprojekten bereits verschärft, bis die Umweltauswirkungen besser verstanden sind.

Wirtschaftlichkeit, Kosten und Finanzierung

Das staatlich geführte Projekt ist Teil der Wirtschafts- und nationalen Sicherheitspolitik. Ziel ist es, eine heimische Bezugsquelle für kritische Rohstoffe aufzubauen, auch wenn die anfänglichen Kosten über den Marktpreisen liegen. Jede Offshore-Fahrt dürfte mehr als 150 Millionen Yen kosten. Das spezielle Rohrsystem für 6.000 Meter Tiefe und die dazugehörige Ausrüstung kosten mehrere zehn Milliarden Yen; für eine Beschaffung wurden rund zwölf Milliarden Yen genannt. Der Schritt vom Machbarkeitsnachweis zur Pilotanlage und anschließend zum Dauerbetrieb erfordert neue Schiffe, Unterwassertechnik und Anlagen an Land. Die Investitionen sind hoch, die Lernkurve steil.

Ob das Vorhaben kommerziell tragfähig ist, hängt von Preisen und Politik ab. Steigt die Nachfrage nach Magneten stärker als erwartet oder werden die Exportkontrollen erneut verschärft, könnten höhere Preise die Kosten der Offshore-Förderung decken. Sinkende Preise würden die Gewinnschwelle weiter hinausschieben. Eine weitere Hürde ist die Raffination. China verfügt über den Großteil der weltweiten Kapazitäten zur Trennung, insbesondere bei schweren und mittelschweren Elementen. Der Aufbau einer vollständigen Raffineriekette in Japan oder Partnerländern braucht Zeit und langfristige Verträge mit Magnetherstellern, um Investitionen abzusichern. Auch die Finanzierung ist ein Druckpunkt. Einige internationale Kreditgeber schränken die Finanzierung von Tiefseeprojekten ein, bis umfassende Umweltprüfungen vorliegen.

Die Verantwortlichen mahnen zur Geduld. Die anfänglichen Fördermengen wären gering und würden erst steigen, wenn sich das Pilotsystem als zuverlässig erweist. Ziel ist es, entlang der gesamten Lieferkette Know-how aufzubauen: von der Förderung über Oxide und Metalle bis hin zu Magnetlegierungen, auch wenn die Stückkosten anfangs über denen von Importen liegen. Der Ertrag wäre eine Absicherung gegen Versorgungsschocks und eine Grundlage für den Ausbau, wenn sich die Technologie verbessert.

China, Lieferketten und die neue Rohstoffpolitik

Der Wettbewerb um Seltene Erden ist untrennbar mit der Politik verbunden. China verschärfte im April die Exportkontrollen für mehrere mittelschwere und schwere Seltene Erden wie Dysprosium und Terbium, die für Hochtemperaturmagnete unverzichtbar sind. Am 9. Oktober weitete Peking die Kontrollen aus und nahm weitere Elemente in die Liste auf. Vertreter in Washington bezeichneten die Maßnahmen als direkte Bedrohung für industrielle Lieferketten. Die Vereinigten Staaten signalisierten, dass zusätzliche Zölle von bis zu 100 Prozent auf chinesische Importe möglich seien. Verbündete Regierungen forderten eine engere Abstimmung, um eine Wiederholung früherer Störungen zu verhindern.

Japan baut breitere Partnerschaften auf. Die Zusammenarbeit mit den Vereinigten Staaten, Indien und Australien wurde intensiviert; außerdem hat Tokio mit der Europäischen Union über eine Kooperation bei Lieferketten gesprochen. Die Gespräche umfassen Exploration, Datenaustausch, Raffination und Vorratshaltung. Damit folgt Japan einem breiteren Bestreben fortgeschrittener Volkswirtschaften, Risiken auf mehrere Regionen zu verteilen und einzelne Ausfallpunkte bei kritischen Rohstoffen zu vermeiden.

Auch Länder in der Region erkunden den Meeresboden. Die Cookinseln haben beispielsweise Teile ihrer Gewässer für die Exploration von Knollen mit hohem Nickel-, Kobalt- und Mangangehalt freigegeben. Während die Internationale Meeresbodenbehörde noch Regeln für internationale Gewässer ausarbeitet, können nationale Projekte innerhalb ausschließlicher Wirtschaftszonen wie das japanische nach den jeweiligen nationalen Vorschriften voranschreiten. Ob Käufer Tiefsee-Rohstoffe akzeptieren, hängt von Umweltstandards, Rückverfolgbarkeit und dem Vertrauen der Öffentlichkeit in die Überwachung ab.

Kann Japan eine vollständige Wertschöpfungskette aufbauen?

Die Diversifizierung der Versorgung ist nur ein Schritt. Für echte Widerstandsfähigkeit braucht Japan mehr Kapazitäten in der mittleren und nachgelagerten Verarbeitung. Dazu gehören Anlagen zur Trennung schwerer und mittelschwerer Elemente, die Metallherstellung und die Produktion von Magnetlegierungen. Japan unterstützte Investitionen in Malaysia und Vietnam, um die Raffination außerhalb Chinas auszubauen. Bei schweren Elementen bleibt die Lieferkette jedoch besonders eng. Der Schlamm von Minamitorishima ist in dieser Hinsicht vielversprechend, sofern sich die Elemente effizient und mit vergleichbarer Reinheit trennen lassen.

Auch eine geringere Nachfrage bietet einen Ansatzpunkt. Forschende und Hersteller entwickeln Magnete, die weniger oder gar keine Seltenen Erden benötigen. Erste Entwürfe können den Dysprosiumanteil teilweise ersetzen oder die Zusammensetzung auf weniger knappe Elemente verlagern, allerdings mit Abstrichen bei Größe oder Leistung. Auch das Recycling kommt voran. Nissan und die Waseda-Universität entwickeln Verfahren, um Seltene Erden aus ausgedienten Motoren und Magnetabfällen zurückzugewinnen. Japan hat seine strategischen Vorräte aufgestockt und Systeme zur Sammlung und Wiederaufbereitung wertvoller Komponenten aus gebrauchten Produkten aufgebaut. Diese Maßnahmen verschaffen Zeit, beseitigen aber nicht den Rückstand gegenüber China bei der Verarbeitung.

Die Logistik wird ebenso wichtig sein wie die Metallurgie. Minamitorishima liegt weit von Industriezentren entfernt. Schon kleinere Verbesserungen bei der Schiffsplanung, der Vorverarbeitung vor Ort und der Containerisierung können daher die Kosten senken. Für spätere Phasen haben Verantwortliche eine einfache Raffinerie nahe dem Atoll ins Gespräch gebracht, um die zum Festland transportierte Menge zu verringern. Erreicht das Pilotsystem 2027 seine Ziele, könnten ab etwa 2028 private Unternehmen beliefert werden. Die entscheidende Bewährungsprobe wird sein, Magnetherstellern gleichbleibend hochwertiges und zertifiziertes Material zu liefern. Wird diese Hürde genommen, erhält Japan eine echte alternative Bezugsquelle für einige der strategisch wichtigsten Metalle der modernen Wirtschaft.

Die wichtigsten Punkte

• Japan will im Januar 2026 vor Minamitorishima in 5.000 bis 6.000 Metern Tiefe mit dem Testbergbau von Schlamm beginnen, der Seltene Erden enthält. In dieser Tiefe wäre dies weltweit ein Novum.
• Untersuchungen deuten auf rund 16 Millionen Tonnen Seltene Erden in dem Vorkommen hin, mit hohen Anteilen schwerer und mittelschwerer Elemente wie Dysprosium und Terbium.
• Ziel ist eine heimische Versorgung aus Gründen der nationalen Sicherheit. Ein Pilotsystem soll ab Januar 2027 täglich 350 Tonnen Schlamm fördern; Lieferungen an die Privatwirtschaft könnten ab 2028 beginnen.
• Zu den technischen Herausforderungen zählen ein 6.000 Meter langes Rohr, der stabile Transport der Suspension, Maschinen am Meeresboden und neue Raffineriekapazitäten an Land.
• Die Umweltrisiken betreffen vor allem Sedimentwolken und Tiefseeökosysteme. Stufenweise Versuche sollen Daten liefern und Anpassungen der Methoden ermöglichen.
• Die Kosten sind hoch: Jede Fahrt kostet mehr als 150 Millionen Yen, die Spezialausrüstung mehrere zehn Milliarden Yen.
• Chinas Exportkontrollen für Seltene Erden im April und am 9. Oktober verdeutlichten die Risiken für die Lieferketten. Japan hat seine Abhängigkeit von China von etwa 90 Prozent im Jahr 2010 auf heute knapp 60 Prozent gesenkt.
• Japan baut Partnerschaften mit den Vereinigten Staaten, Indien, Australien und der Europäischen Union aus, während die Internationale Meeresbodenbehörde Regeln für internationale Gewässer vorantreibt.
• Recycling, Forschung zu Ersatzstoffen und strategische Vorräte sind Teil von Japans Plan. Raffineriekapazitäten für schwere Elemente außerhalb Chinas bleiben jedoch begrenzt.
• Bei erfolgreichen Versuchen könnte Minamitorishima langfristig kritische Rohstoffe liefern und als Puffer gegen künftige Versorgungsschocks dienen.