Einkauf von Bismut – Das grüne Metall

Wo es heiß hergeht, hat Bismut Hochkonjunktur. Da das silberweiße, rötlich schimmernde Schwermetall antibakteriell wirkt, bestehen aus ihm antiseptische Brandsalben und blutstillende Puder. Und weil das Element mit der Ordnungszahl 83 bereits bei der für Metalle sehr niedrigen Temperatur von 271 Grad Celsius schmilzt, kommt es auch in den Auslösesystemen von Sprinkleranlagen zum Einsatz. Früher bestand der Sicherungsdraht der Eindrehsicherungen in den meisten Stromkästen aus einer Bismutlegierung. Dieser brannte im wahrsten Sinne des Wortes durch, wenn die Stromstärke einen bestimmten Wert überstieg.

Amalgame aus 55 Prozent Bismut sowie je 15 Prozent Blei, Zinn und Cadmium lösen sich sogar bereits in 70 Grad heißem Wasser auf. Auch sonst glänzt das Element durch außergewöhnliche Eigenschaften. In feuchter Luft überzieht sich das weiche, spröde Metall mit einer faszinierend bunten Oxidationsschicht.

Bei nur 0,53 Millikelvin also weniger als einem Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt wird Bismut supraleitfähig und bietet die gleichen Eigenschaften wie supraleitendes Blei und Rhodium.

Ähnlich wie Wasser, Antimon, Germanium und Gallium ist Bismut zudem in flüssigem Zustand dichter als in festem. Wenn es erstarrt, dehnt es sich daher um rund 3,3 Prozent aus. Das Element hat außerdem unter allen festen Metallen den stärksten Diamagnetismus sowie die geringste Wärmeleitfähigkeit.

Nicht zuletzt ist Bismut eines der wenigen weitgehend ungiftigen Schwermetalle und löst keinen Krebs aus. Deshalb trägt der Rohstoff auch den Namen „grünes Metall“.

Aufgrund dieser Eigenschaften dient das Element vor allem zur Produktion von Arzneimitteln. In den Vereinigten Staaten verarbeitet die Pharmaindustrie dem US Geological Survey (USGS) zufolge zwei Drittel des im Land verbrauchten Bismuts.

Auch in Deutschland produzierten Arzneimittelhersteller mit 90 Prozent des hierzulande verarbeiteten Bismuts Medikamente gegen Magenkrankheiten sowie zur Wunddesinfektion. Allerdings nur bis zum Ende des zweiten Weltkriegs. Heute verwendet die deutsche Pharmaindustrie das Schwermetall kaum mehr.

Anders die Produzenten von Kosmetika. Sie stellen mit dem Element nach wie vor Pigmente her, die Lippenstift, Nagellacken, Pudern oder Lidschatten einen perlmuttartigen Schimmer verleihen.

Die industriellen Anwendungen für den Rohstoff sind profaner. In der Industrie kommt Bismut überwiegend in Legierungen zum Einsatz, die schon bei niedrigen Temperaturen schmelzen. Je nachdem wie hoch der Anteil der anderen Bestandteile der Mischung gewählt wird, lassen sich deren Schmelztemperaturen auf das Grad genau einstellen. Solche Legierungen verarbeiten neben den Herstellern von Sprinkleranlagen die Produzenten von Treibstofftanks, Dampfkesseln und Heizsystemen in Sicherheitsventilen und –verschlüssen.

Da Bismut nicht schwindet, wenn es erkaltet, setzen auch Formenbauer auf das Metall. Sie stellen damit Modellformen her, mit denen sich höchst präzise Abdrücke und Güsse anfertigen lassen. Die Elektronikindustrie lötet hitzeempfindliche LEDs mit Bismutlegierungen.

Die optische Industrie befestigt damit Metallteile auf Glas. Wenn sie Bauteile besonders präzise bearbeiten müssen, fixieren auch Maschinenbauer Turbinenblätter, Matrizen oder Magnete mit einer Bismut-Legierung. Diese lässt sich später mit heißem Wasser oder Dampf wieder entfernen.

Stahlkocher und Aluminiumschmelzen legieren Bismut mit Bauxit und Eisenerz, um Automaten- und Werkzeugstähle zu produzieren. Das Schwermetall senkt den Reibungswiderstand der so erzeugten Werkstoffe. Diese lassen sich dadurch leichter zerspanen und bearbeiten, ohne an Festigkeit zu verlieren oder schneller zu rosten.

Da es nicht toxisch ist, findet Bismut anstelle von Blei auch in Stählen Verwendung, aus denen die Wasserwirtschaft Ventile und Klappen herstellt.

Gut 81 Prozent des für diese Zwecke verarbeiteten Bismuts bezogen Unternehmen 2018 aus China. Die Volksrepublik steuerte zu den auf dem Weltmarkt angebotenen 16.000 Tonnen des Schwermetalls 13.000 Tonnen bei. Dementsprechend kamen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe zufolge auch sieben der zehn größten Bismutlieferanten aus der Volksrepublik. Die ersten drei Plätze belegten Hunan Jinwang Bismuth, Guixi Grand Sanyuan und die Hunan Guiyang Yinxing Nonferrous Inc..

In der Rangliste der wichtigsten Lieferländer belegte Laos 2018 weit abgeschlagen den zweiten Rang. Der südostasiatische Staat lieferte immerhin noch 2.000 Tonnen oder 12,5 Prozent des globalen Angebots. Japan bot auf dem Weltmarkt 590 Tonnen oder 3,7 Prozent der verfügbaren Menge an und landete damit auf dem dritten Platz vor Mexiko und Kasachstan.

Die größten Fundstätten von Bismut finden sich in Mexiko, Peru, Bolivien, China, Australien, Kanada und Spanien. Insgesamt vermuten Geologen dort noch Reserven des Elements in Höhe von knapp 400.000 Tonnen. Bliebe die globale Bismut-Förderung auf dem Niveau des Jahres 2018, gingen diese Vorkommen in 25 Jahren zur Neige.

Allerdings ist Bismut mit einer Konzentration von nur einem halben Milligramm pro Kilogramm der Erdkruste extrem selten. Eigene Adern bildet es kaum aus. Meist findet es sich als Verunreinigung von Blei-, Kupfer- und Zinnerzen und wird während der Raffinade dieser Rohstoffe gewonnen. Dementsprechend lassen sich auch die globalen Bismut-Reserven nur schätzen.

Beschreibung

• Chemisches Element „Bi“ mit der Ordnungszahl 83.
• Bismut ist ein silbrigweißes, rötlich schimmerndes Schwermetall.
• Anders als die übrigen Schwermetalle ist es kaum toxisch und löst keinen Krebs aus.
• Es hat den größten Diamagnetismus und die geringste Wärmeleitfähigkeit aller festen Metalle.
• Die elektrische Leitfähigkeit von Bismut ist schlecht.
• Allerdings ist das Element bei 0,53 Millikelvin supraleitfähig.
• Bismut hat in flüssigem Zustand eine höhere Dichte als in festem. Daher dehnt es sich um 3,3 Prozent aus, wenn es erstarrt.
• Der Rohstoff kommt in der Erdkruste so selten vor wie Silber und wird als Nebenprodukt der Kupfer-, Blei- und Zinnraffinade gewonnen.

Verwendung

• Herstellung von Medikamenten gegen Magenkrankheiten sowie antiseptischen und blutstillenden Pudern und Salben
• als Zusatz zu Legierungen, die Stahl leichter bearbeitbar machen
• in Auslösersystemen von Sprinkleranlagen
• Zur Herstellung von Loten und Legierungen, die bereits bei niedrigen Temperaturen schmelzen

Vorhandene Reserven

400.000 Tonnen

Globaler Abbau von Bismut im Jahr 2018

16.000 Tonnen

Statische Reichweite der vorhandenen Reserven

25 Jahre

Recyclingquote

In Medikamenten und Kosmetika verwendetes Bismut lässt sich nicht zurückgewinnen. Über das Recycling der in der Stahlproduktion und in Legierungen eingesetzten Mengen des Schwermetalls ist nichts bekannt. Der USGS schätzt jedoch, dass in den Vereinigten Staaten jedes Jahr 80 Tonnen des Rohstoffs aus Stahlschrott recycelt werden.

Substituierbarkeit

In Arzneimitteln lässt sich Bismut durch andere Wirkstoffe und Antibiotika ersetzen. Für Legierungen, die bei niedrigen Temperaturen schmelzen, steht Indium als Ersatz zur Verfügung, zur Verbesserung der Bearbeitungsfähigkeit von Stählen auch Blei, Selen und Tellur. Zur Herstellung der Auslöser von Sprinklersystemen gibt es Technologien, die ohne Bismut auskommen. Das Element lässt sich somit in allen Anwendungen ersetzen.

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, US Geological Survey

* Reserven = aktuell bekannte, mit der vorhandenen Technologie rentabel ausbeutbare Vorkommen

** Ressourcen = aktuell bekannte, aber noch nicht rentabel ausbeutbare Vorkommen