Mit 27 auf Ihrem Periodensystem steht Kobalt, ein wesentliches Element in wiederaufladbaren Batterien und Düsentriebwerken. Im Jahr 2018 veröffentlichte das US-Innenministerium eine Liste von 35 kritischen Mineralien , ohne die die US-Wirtschaft nicht leben kann, einschließlich Kobalt. Kobalt wird sogar als nationales Sicherheitsrisiko angesehen, da das meiste davon in einer politisch instabilen Region Afrikas abgebaut und in China raffiniert wird.
Erfahren Sie mehr über dieses vielseitige Metall, das zuerst für seine Fähigkeit, lebendige blaue Keramik herzustellen, geschätzt wurde und jetzt der Schlüssel für die Zukunft von Elektroautos ist. Wir werden mit ein bisschen Folklore beginnen.
Kobalt erhielt seinen Namen von Gnomen
Vor Jahrhunderten stießen Bergleute in den Schneebergen des heutigen Deutschland auf ein Problem. Sie schnitzten in den Berghang auf der Suche nach metallreichem Erz, insbesondere Silber und Nickel. Aber als sie versuchten, das Erz in seine wertvollen Metallkomponenten zu schmelzen, verdarb eine gewisse Verunreinigung den Prozess.
Als Mittelalter gaben die Bergleute lästigen Kopelts oder Kopolds , einem mittelalterlichen deutschen Wort für "Gnom" oder "Kobold" , die Schuld an ihren Schmelzproblemen . Der Legende nach lebten die Kopolds in den Schneeberg-Minen und machten den Menschen gern einen Streich, indem sie das Silber und Nickel in ihrem Erz durch ein schmutziges Mineral ersetzten, das während des Schmelzprozesses giftige Dämpfe freisetzte. Sie wurden auch für Einstürze verantwortlich gemacht.
Wie bei allen guten alten Legenden hatte die Gnomengeschichte ein Körnchen Wahrheit. Der Silber- und Nickelschmelzprozess wurde durch hohe Gehalte an natürlich vorkommendem Kobalt im Schneeberggestein erschwert. Und ein Mineral namens Cobaltit enthält Arsen und Schwefel, die tödlich sein können, wenn sie in einem luftdichten Minenschacht freigesetzt werden.
Kobalt, das elementare Metall, wurde erstmals 1735 vom schwedischen Chemiker Georg Brandt , einem frühen Kritiker der Alchemie und wahrscheinlich auch kein Fan von Gnomen, isoliert und benannt .
Alte Ägypter und Chinesen liebten Kobaltblau
Obwohl Kobalt erst im 18. Jahrhundert seinen Namen erhielt, werden Pigmente und Farbstoffe auf Kobaltbasis seit Jahrtausenden für ihren satten blauen Farbton geschätzt.
Das Cobalt Institute berichtet , dass Keramik und Glas, die Glasuren auf Kobaltbasis enthalten, aus ägyptischen Gräbern geborgen wurden, die mindestens 2.600 Jahre alt sind. Das berühmte blaue chinesische Porzellan aus den Dynastien Tang (600-900 n. Chr.) Und Ming (1350-1650 n. Chr.) Wurde ebenfalls mit Mineralien auf Kobaltbasis glasiert.
Reines Kobalt ist eine glänzend graue Farbe, aber es kann in ein hellblaues Pulver umgewandelt werden, indem Kobaltoxide genommen und mit einem als Kalzinierung bezeichneten Verfahren behandelt werden, bei dem kobaltreiche Mineralien Temperaturen von über 1.100 ° C ausgesetzt werden. Die auffällige Farbe, die als Kobaltblau bekannt ist, wird durch Erhitzen von Kobaltoxid (Co 3 O 4 ) mit Aluminiumsilikaten auf 1.200 ° C (2.192 ° F) hergestellt.
Eine Vielzahl anderer Farbtöne - Mazarinblau, Weidenblau, Blauschwarz - kann durch Kombination von Kobaltoxid mit anderen Mineralien hergestellt werden. Kleine Mengen von blauen Kobalttönen werden auch als "Entfärber" verwendet, um gelbliche Andeutungen in Glas von Eisenverunreinigungen zu entfernen.
Kobalt wurde bis zum 20. Jahrhundert fast ausschließlich als Bestandteil von Pigmenten und Farben verwendet. Im Jahr 1916 wurden nach Angaben des Cobalt Institute mehr als 70 Prozent des weltweit abgebauten und raffinierten Kobaltes, das nur 440 Tonnen (400 Tonnen) betrug, als Oxide für Farbstoffe verwendet .
Das halbe Kobalt der Welt wird für wiederaufladbare Batterien verwendet
Die wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien in Ihrem Smartphone, Tablet und Elektrofahrzeug werden zumindest teilweise mit Kobalt betrieben. Kobalt ist neben anderen Metallen wie Lithium, Nickel und Mangan einer der Hauptbestandteile dieser schnell aufladbaren, langlebigen Batterien, die unser digitales Leben antreiben. Rund 50 Prozent des weltweit produzierten Kobaltes werden für wiederaufladbare Batterien verwendet.
Kobalt befindet sich in der Kathode (der positiv geladenen Elektrode) von Lithiumionenbatterien. Wenn eine Lithiumionenbatterie geladen wird, fließen Lithiumionen von der Kathode zur negativ geladenen Anode, wo sie gespeichert werden. Wenn der Akku entladen ist, fließen die Ionen zur Kathode zurück und Elektronen werden freigesetzt, um das Telefon oder den Elektromotor anzutreiben.
Kobalt hat zwei angeborene Eigenschaften, die es ideal für Batterieanwendungen machen: thermische Stabilität und hohe Energiedichte. Mit Kobalt hergestellte Kathoden werden nicht leicht überhitzen oder Feuer fangen, was ein großes Sicherheitsproblem darstellt, und sie können auch mehr Energie speichern und übertragen. Kobalt kommt nicht nur in den Kathoden von Lithium-Ionen-Batterien vor, sondern auch in anderen beliebten wiederaufladbaren Batterien wie Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien.
Da Kobalt derzeit zwischen 10 und 33 Prozent der wiederaufladbaren Kathoden ausmacht, wird die Automobilindustrie viel mehr Kobalt benötigen, um die Zukunft von Elektrofahrzeugen voranzutreiben. Eine Analyse prognostiziert, dass sich die Kobaltnachfrage allein von Personenkraftwagen von mehr als 27.500 Tonnen (25.000 Tonnen) im Jahr 2020 auf über 110.231 Tonnen (100.000 Tonnen) bis 2025 vervierfachen wird.
Es ist sehr nützlich in Superlegierungen
Wenn Luft- und Raumfahrtingenieure ein Material benötigen, das der starken Hitze in einem Strahl- oder Raketentriebwerk standhält, wenden sie sich an "Superlegierungen" aus Kobalt.
Superlegierungen sind Hochleistungsmetalle, die ihren auffälligen Namen durch extrem hohe Verschleiß- und Hitzebeständigkeit verdienen. Superlegierungen auf Nickelbasis übertreffen Kobaltlegierungen hinsichtlich der Spannungsbeständigkeit bei Temperaturen von bis zu 930 ° C (1.706 ° F ). Über diese extreme Temperatur hinaus zeigen Superlegierungen auf Kobaltbasis wirklich ihr Zeug.
Kobalt hat einen höheren Schmelzpunkt als Nickel und Kobalt-Superlegierungen sind beständiger gegen Wärmekorrosion. Aus diesem Grund finden Sie Kobalt-Superlegierungen in den stationären Rippen von Gasturbinentriebwerken, die die Hauptlast der von Düsentriebwerken erzeugten intensiven Wärme tragen, ohne sich abzunutzen und zu versagen.
Es wird hauptsächlich in einem unruhigen Land abgebaut
Einer der Hauptgründe, warum Kobalt auf der Liste der "kritischen Mineralien" des US-Innenministeriums für die nationale Sicherheit gelandet ist, ist, dass die Hälfte des weltweiten Kobalt in der Demokratischen Republik Kongo (DRC) abgebaut wird. Wie ein Bericht des US Geological Survey erklärt, hat die Demokratische Republik Kongo eine schlechte Geschichte von Korruption, Menschenrechtsverletzungen und Umweltschäden im Zusammenhang mit dem Kobaltabbau .
Es sind nicht nur Menschenrechtsgruppen wie Amnesty International , die sich mit unsicheren und unethischen Arbeitspraktiken im Zusammenhang mit unreguliertem "handwerklichem" Kobaltabbau in der Demokratischen Republik Kongo befassen. Die politische und ökologische Instabilität der Demokratischen Republik Kongo bedeutet, dass ein großer Teil der Kobaltversorgungskette anfällig für Störungen ist. Wenn die High-Tech-Wirtschaft auf eine stetige Versorgung mit Kobalt angewiesen ist, das hauptsächlich für wiederaufladbare Batterien verwendet wird, könnten Probleme in der Demokratischen Republik Kongo das weltweite Wirtschaftswachstum verlangsamen.
Der USGS-Bericht stellt außerdem fest, dass China der Hauptveredler von Kobalt und einer der größten Geldgeber für große Kobaltabbauaktivitäten in der Demokratischen Republik Kongo ist. Derzeit ist der US-amerikanische Technologiesektor in hohem Maße auf eine instabile Quelle in der Demokratischen Republik Kongo und einen umstrittenen Handelspartner in China für seine Kobaltversorgung angewiesen. Welches erklärt die letzte Tatsache auf unserer Liste.
Die USA steigen in den Kobaltabbau ein
Laut Zahlen aus dem Jahr 2015 haben die USA 10 Prozent des weltweiten Kobaltverbrauchs verbraucht, während sie weniger als 1 Prozent des weltweiten Kobaltangebots produzierten.
Kobalt ist nicht überall, aber es ist auch kein besonders seltenes Mineral - es belegt den 32. Platz in der Erdkruste. Nur zwei Minen in Kanada und Marokko können reines Kobalterz fördern, während der Großteil als Nebenprodukt des Kupfer- und Nickelabbaus gewonnen wird. Eine der reichsten Kobaltvorkommen der Welt befindet sich im zentralafrikanischen Kupfergürtel in der Demokratischen Republik Kongo.
Die USA sind jedoch nicht mit vielen hochwertigen Kobaltvorkommen gesegnet, was es schwieriger macht, profitabel abzubauen. Die Bergbauindustrie hat sich auch über ein langsames Genehmigungsverfahren beschwert, um die Mineralexploration sowohl an Land als auch auf See zu ermöglichen. Die Trump-Regierung hat das Innenministerium angewiesen , das Genehmigungsverfahren zu beschleunigen , um die Abhängigkeit der USA von ausländischen Quellen kritischer Mineralien wie Kobalt zu verringern.
Trotz zulässiger und geologischer Hindernisse wurden im US-amerikanischen Kobaltabbau einige Fortschritte erzielt. Im Jahr 2014 begann die Eagle Mine auf der oberen Halbinsel von Michigan mit dem Abbau von Nickel und Kupfer mit Kobalt und anderen Mineralien als Nebenprodukt. Und Amerikas erste Mine, die Kobalt gewidmet ist, bereitet sich darauf vor, 2020 in Idaho in Produktion zu gehen .
Das ist cool
Kobalt ist ein essentieller Mikronährstoff in der tierischen und menschlichen Ernährung. Wiederkäuer wie Kühe wandeln Kobalt in Kobalamin um, das auch als Vitamin B12 bekannt ist. Das Essen mit der höchsten Kobaltkonzentration ist Schokolade!
