Xenon - Autscheinwerfer leuchten

Der Rohstoff Xenon wird häufig für Autoscheinwerfer benötigt (Bild: Adobe Stock/ Scanrail)

| von Gerd Meyring

„Hello stranger“, dachten die britischen Chemiker Sir William Ramsay und Morris William Travers, als sie 1898 untersuchten, was bei der Destillation von 100 Tonnen flüssiger Luft übrig geblieben war. In dem Rückstand entdeckten sie ein Element, das sie nicht kannten: Xenon. Dieses benannten sie nach dem altgriechischen Wort für „fremd“ – „xénos“.

Die Erdatmosphäre enthält nur 0,000009 Prozent Xenon

Das Element mit dem chemischen Symbol „Xe“ und der Ordnungszahl 54 ist ein farb- und geruchsloses Edelgas. In Wasser löst es sich leichter als Argon, Helium, Neon oder Krypton. Xenon geht anders als die übrigen Edelgase auch leichter Verbindungen mit Halogen, Sauer-, Stick- und Kohlenstoff ein – vor allem unter extrem hohem Druck und hohen Temperaturen. Chemiker vermuten daher, dass es im Erdkern große Mengen einer Eisen-Xenon-Verbindung geben könnte. In der Erdatmosphäre dagegen ist es das seltenste der fünf Edelgase. Dort beträgt sein Anteil nur 0,09 ppm. Das sind 0,000009 Prozent.

Dennoch wird Xenon ausschließlich in Luftzerlegungsanlagen gewonnen. Weltweit sind rund 20 dieser Destillen an Chemiewerke angeschlossen. Diese beziehen daraus ihren Sauerstoff. Eine der Anlagen betreibt Linde in Unterschleißheim, eine weitere Air Liquide in Krefeld. Die übrigen stehen in China, Russland, der Ukraine, Frankreich und den USA.

Die USA beherrschen den Weltmarkt für Xenon

Knapp die Hälfte des 2017 weltweit angebotenen Xenons stammten Hochrechnungen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) zufolge aus Destillen in den USA, 22,6 Prozent aus Frankreich, 4,9 Prozent kamen aus der Ukraine. Japan steuerte 4,3 Prozent des globalen Angebots bei. China lieferte 3,2 Prozent der verfügbaren Menge. Die BGR erwartet, dass die Weltjahresproduktion von Xenon 2020 gut 6.900 Kubikmeter betragen wird.

Um einen Kubikmeter des Edelgases zu gewinnen, müssen die Destillen zehn Millionen Kubikmeter Luft verarbeiten, berichtet die BGR. Xenon ist daher das teuerste Gas. Mit gut 11.000 Euro kostet ein Kubikmeter Zahlen der BGR zufolge derzeit fast 130 mal so viel wie die gleiche Menge Krypton oder Neon. Es ist 1.570 mal teurer wie Helium und 27.500 mal so teuer wie Argon.

Kleines Angebot stößt auf immer größere Nachfrage

Der Preis für das Edelgas ist aufgrund des sehr kleinen Weltmarkts zudem äußerst volatil und dürfte in den kommenden Jahren weiter steigen. Denn auch die Nachfrage nach dem Rohstoff legt kontinuierlich zu. So werden Halbleiterhersteller bis 2022 gut 22 Prozent mehr Xenon benötigen. Sie nutzen das Gas in Excimerlasern, beim Plasmaätzen sowie in der 3D-Fotolithographie.

Brennstoff für den interstellaren Raum

Auch die rund 800 Satelliten, die vor allem Telekommunikationsunternehmen in den nächsten Jahren in die Erdumlaufbahn bringen wollen, brauchen Xenon. Ihre Ionenantriebe entreißen dem Gas Elektronen und beschleunigen die Teilchen in einem elektrischen Feld auf 35 Kilometer pro Stunde. So machen sie Satelliten und Raumsonden manövrierfähig. Beim Start haben diese daher mehrere hundert Kilogramm des Edelgases an Bord.

Nichts leuchtet so hell wie Xenon

Darüberhinaus kommt Xenon über all dort zum Einsatz, wo Lampen besonders viel Licht erzeugen sollen – etwa in Halogenscheinwerfern in Autos. Xenon-Gasentladungslampen leuchten aber auch große Flächen wie Flughafenvorfelder aus. Auf Airports markieren sie zudem Start- und Landebahnen. Auch Sportanlagen, Gewächshäuser und Hafenkais werden mit ihnen beleuchtet. Leuchttürme, Scanner, Fotokopierer und Kinoprojektoren nutzen die Lichtstärke des Edelgases. Besondere Vorteile von Xenon-Entladungslampen: Ihr Farbspektrum gleicht dem des Tageslichts und sie brauchen relativ wenig Energie, um ihre Leuchtstärke zu erzeugen.

Xenon-Doping befeuert Leistungssportler

Nicht zuletzt schätzen auch Mediziner und Sportler die Wirkung von Xenon. So sind Narkosen mit dem Edelgas risikoärmer und schonender als solche mit Lachgas. Die Gefahr eines plötzlichen Blutdruckabfalls ist geringer. Der Patient wacht in dem Moment wieder auf, in dem der Anästhesist die Gabe von Xenon stoppt. Nachwirkungen spürt er keine. Anders Sportler: Inhalieren Sie einen Cocktail  aus Sauerstoff und Xenon, schüttet ihr Körper mehr des Doping-Hormons Erythropoetin (EPO) aus.

Rohstoff Xenon im Einkauf

Beschreibung

  • Chemisches Element „Xe“ mit der Ordnungszahl 54.
  • Farb- und geruchloses, reaktionsträges Edelgas.
  • Xenon ist in Wasser leichter löslich als andere Edelgase und geht bei hohem Druck und extremen Temperaturen leichter Verbindungen mit anderen Elementen ein.
  • Xenon ist das teuerste Edelgas.
  • Sein Anteil an der Luft in der Erdatmosphäre beträgt nur 0,000009 Prozent.


Verwendung

  • Leuchtmittel 34 Prozent
  • Ionen-Satellitenantriebe 23 Prozent
  • Großforschung 20 Prozent
  • Narkosemittel 8 Prozent
  • Fotolithographie 8 Prozent
  • Excimerlaser 6 Prozent


Größte Förderländer von Xenon*

USA 46,6 Prozent
Frankreich 22,6 Prozent
Ukraine 4,9 Prozent
Japan 4,3 Prozent
China 3,2 Prozent


Größte Xenon fördernde Unternehmen

Linde AG
Air Liquide SA
Praxair Inc.
Der Weltmarktanteil der drei Unternehmen beträgt zusammen genommen 75 Prozent.


Vorhandene Ressourcen**

Theoretisch ist Xenon fast unbegrenzt vorhanden.
Allerdings ist seine Gewinnung aus der Erdatmosphäre aufwändig.


Erwartete weltweite Produktion von Xenon im Jahr 2020*

theoretisch fast unbegrenzt


Recyclingquote

Da es so teuer ist, recyceln Gasunternehmen 98 Prozent des von ihren Großkunden in der Halbleiterfertigung genutzten Xenons.


Substituierbarkeit

In Kfz-Scheinwerfern lassen sich Halogenlampen mit Xenon-Füllung durch solche ersetzen, die Krypton enthalten. Luft- und Raumfahrtunternehmen forschen an Satelliten-Ionenantrieben, die sie statt mit dem Edelgas mit Iod betreiben können.

Quelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

* Hochrechnungen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

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