Hintergrund

Kostbar und selten: Indium ist für Touchscreens unverzichtbar

Ein Artikel von , veröffentlicht am 27.03.2024

Indium ist ein Schlüsselmaterial für Smartphones. Recycling könnte helfen, die knappen Reserven zu schonen.

Text: Nora Lessing

Und plötzlich: Ein leichtend blauer Streifen. Beim Blick ins Spektrometer hätten die Chemiker Ferdinand Reich und Theodor Richter 1863 kaum überraschter sein können. Im Erzgebirge suchten sie nach Thallium, hatten hierzu eine Gesteinsprobe entnommen. Statt Thallium jedoch entdeckten sie unverhofft ein ganz neues Element. Wegen seiner auffälligen, indigoblauen Spektrallinie, nannten sie das bis dato unbekannte Metall Indium.

Optisch wirkt Indium eher unscheinbar. Es ist silbrig, weißlich und so weich, dass man es bei Zimmertemperatur mit einem Messer schneiden kann. Dabei macht es dann seltsame Quietschgeräusche. Der Grund: Indiumkristalle sind unflexibel, zerbrechen bei mechanischer Einwirkung. Oft zu hören ist dieses Quietschen allerdings nicht. Denn auf 100 Tonnen Gestein kommen jeweils nur rund 24 Gramm Indium. Mengenmäßig kommt das Element damit ähnlich selten vor wie Silber, und die Vorräte sind über die gesamte Welt verteilt. Das meiste Indium findet sich in China, in Peru und in Kanada. Aber auch am ursprünglichen Entdeckungsort im Erzgebirge schlummert ein Indiumschatz.

Mikrochips, Solarzellen, Touchscreens

2009 wurde bereits zehnmal so viel Indium abgebaut wie noch Ende der 1980er Jahre. Und auch heute noch steigt die Nachfrage. Der Grund: Keines der rund 10 Milliarden Smartphones, die in den letzten zehn Jahren über die Ladentheke gingen, kommt ohne Indium aus. Genau so wenig wie viele andere Elektrogeräte. In Kombination mit Zinn, als Indiumzinnoxid (engl. indium tin oxide, ITO), ist Indium nämlich nicht nur durchsichtig, sondern leitet auch elektrischen Strom. Eine geniale Eigenschaft, die man sich unter anderem in Touchscreens zunutze macht. Da das kein anderer Stoff so gut kann, ist Indium in Displays, Solarzellen und Co. bislang unverzichtbar und steht auf der EU-Liste für kritische Rohstoffe.

In Smartphones werden meist kapazitive Touchscreens eingebaut, die ITO enthalten. Der Bildschirm ist hier nach der Sandwichmethode aufgebaut: Zwischen einer „Brotscheibe“ aus Glas und einer „Schutzschichtbrotscheibe“ ist ein dünner „Brotbelag“ verbaut, der durchsichtig ist und zugleich elektrische Ladungen leiten kann – die ITO-Schicht. Elektroden an den Rändern des Handybildschirms geben permanent ein bisschen Strom auf diese Schicht und erzeugen so ein elektrisches Feld. Wenn man den Touchscreen berührt, stört man dieses Feld. Denn nicht nur Hightech-Materialien, sondern auch die menschliche Haut leitet Strom. Mit jeder Berührung zapft man dem Handy also ein kleines bisschen Strom ab. An welcher Stelle genau der Strom verloren gegangen, wo der Bildschirm also berührt worden ist, registriert eine Kontrolleinheit im Handy – und übersetzt die Verluste in Klicks und Swipes.

Im Erzgebirge schlummert ein Indiumschatz

So selten wie Gold ist Indium zwar bei Weitem nicht. Trotzdem aber gehen die Vorräte langsam zuneige. Und neue Quellen zu erschließen ist nicht leicht. In Reinform wurde Indium bislang nämlich nur an einem einzigen Ort der Welt aufgespürt – in Sibirien. Zumeist fällt Indium nur als Nebenprodukt beim Abbau von Zinn, Kupfer und anderen Metallen an, etwa in südafrikanischen Zinkminen. Und weite Teile der weltweiten Indiumvorräte wurden bereits ausgebeutet.

Im Erzgebirge lagern aktuell noch rund 1000 Tonnen Indium. Und umso knapper die Vorräte insgesamt werden, umso attraktiver wird dessen Abbau. Die Crux: Das Indium verteilt sich hier über kilometerlange Gesteinsrisse. Der Abbau wäre also technisch sehr schwierig, erklärte der Geologe Ulrich Schwarz-Schampera dem Focus. Eine Bergungsaktion würde sich wirtschaftlich bislang wohl nur dann lohnen, wenn das Indium gemeinsam mit anderen Metallen aus dem Boden geklaubt würde. Die Metallvorkommen im Erzgebirge wurden aber größtenteils schon ausgebeutet.

Bakterielle Kumpels

Den Bergbau einfacher und umweltschonender machen, wollen Prof. Michael Schlömann und sein Team von der Technischen Universität Bergakademie in Freiberg. Seit mehr als zehn Jahren feilen die Biowissenschaftler*innen an einer neuen Methode, die Bestandteile gemahlenen Gesteins auseinanderzudröseln. Bislang macht man das nämlich noch unter hohem Energieaufwand mit Hilfe großer Mengen an Chemikalien. Geht es nach den Freiberger Forschenden, soll künftig die Bio- statt die Chemiekeule Indium von Kupfer und Co. scheiden.

Auftritt: Bergbaubakterien, die von Schlömann und seinem Team gezüchtet werden. Diese können gemahlenes Gestein verschlingen und eine Lauge bilden – also eine Art Waschmittel. „Diese Lauge ist die Grundlage, um die einzelnen, im Erzgestein enthaltenen Rohstoffe (Metalle) voneinander zu trennen.“ Künftig könnten solche bakteriellen Kumpels helfen, das Indium aus Gesteinsbrei herauszufiltern. Einsparen würde das Energie und umweltschädliche Chemikalien. Das Grundproblem aber bleibt vorerst bestehen: Um überhaupt an das Indium zu kommen, muss man sprengen, Löcher bohren, kilometerlange Gänge graben, Massen an Gestein zerkleinern. Und das kostet ziemlich viel Geld und ist nicht gut für die Umwelt – mit oder ohne Bakterien.

Der Schatz in der Schublade

Aktuell stammen rund 50 Prozent unseres Indiums aus China. Die Bundesregierung will nun den Abbau in Deutschland und der EU fördern, um unabhängiger von Importen zu werden. Statt, wie bislang, drei Prozent sollen künftig zehn Prozent der wichtigsten Rohstoffe aus der EU kommen, darunter auch Indium. Helfen könnten hierbei zum Beispiel neue Abbaugebiete in Sachsen, Stichwort Erzgebirge. Ob sich das dann auch wirtschaftlich lohnt, muss sich noch zeigen.

Sicher ist: Große Indiumreserven schlummern nicht mehr nur im Boden, sondern zunehmend auch in den heimischen Schubladen. Im Schnitt kaufen wir nämlich alle zweieinhalb Jahre ein neues Handy und lassen das alte im Schrank verschwinden. Die Masse macht’s dann: Obwohl jedes Smartphone zu nur rund 0,002 % aus Indium besteht, könnte Deutschland durch Recycling kiloweise Indium rückgewinnen.

Die Herausforderung: In gewisser Hinsicht ähneln Smartphones dem Gesteinsbrei, den der Bergbau den Böden entreißt. In ihnen sind nämlich etliche Stoffe miteinander vermengt. Das Indium herauszuklauben, ist kompliziert und braucht effiziente Verfahren, die zum Teil erst noch entwickelt werden müssen. Möglicherweise finden hier, im Recycling, ja die bakteriellen Kumpels aus Freiberg künftig ihren neuen Arbeitsplatz. Bis es soweit ist, liefert YouTuber Robert Murray-Smith kreative Anregungen für die Recyclingindustrie.

 

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