Müsste man Zink mit menschlichen Eigenschaften beschreiben, wären die Attribute bescheiden und vielseitig talentiert ziemlich passend. Bescheiden deshalb, weil es lange unentdeckt genutzt wurde, insbesondere zusammen mit Kupfer. Erst 1374 nahmen Hindus wahr, dass Zink ein eigenes Metall ist. Und vielseitig talentiert ist das Metall zweifellos. Es findet nicht nur in der verarbeitenden Metallindustrie Verwendung, sondern auch als Zinkoxyd im pharmazeutischen Bereich. Zudem ist es für Menschen, Tiere und Pflanzen ein lebenswichtiges Spurenelement.
Weitverbreitetes Vorkommen
Zink ist in der Erdkruste verhältnismässig häufig vertreten. Allerdings meist nicht rein, sondern vor allem im Mineral Zinkblende, auch Sphalerit genannt, das im Schnitt 67% Zink enthält. Weltweit sind 5811 Stellen mit Zinkblende Vorkommen bekannt. Galmei ist ein weiteres zinkhaltiges Mineral, es kommt aber weit seltener vor. Durch die Verwitterung und Abtragung des zinkhaltigen Gesteins gelangen kleine Zinkmengen auf natürliche Weise ins Wasser, in den Boden und in die Luft.
Zink ist ein guter elektrischer Leiter und zwischen 100°C und 150°C dehnbar. Ab 200°C wird es spröde und kann zu Pulver zermahlen werden. Zink reagiert leicht mit anderen Metallen. Messing – eine Legierung aus Kupfer und Zink – wird häufig verwendet. Der Zinkanteil liegt hier zwischen 10 – 40 %.
Zu 80% wird Zink im Untertagebau gefördert. Die grössten Zinkminen stehen in Alaska (Red Dog mine) und in Indien (Rampura Agucha). Sie decken rund 10 % der weltweiten Förderung ab. Weitere grössere Abbaugebiete befinden sich in Australien, in China, Kasachstan und Peru.
China steht sowohl in der Förderung (38%), als auch in der Veredelung (46%) sowie beim Konsum (48%) weltweit mit Abstand an der Spitze. Unter “ferner liefen“ reihen sich beim Abbau Peru, Australien und die USA mit zusammen 25 % ein.
Die abbauwürdigen Zinkerzreserven werden auf 230 Mio. t geschätzt. In Australien und China sollen sich 50 % davon befinden. Des Weiteren vermutet man zusätzliche 15 Mio. t Zink im Meeresboden.
Gewinnung, Verarbeitung und Verwendung
Als erstes werden die abgebauten Zinkerze durch Rösten in Zinkoxid umgewandelt. Danach wird das Konzentrat in Schwefelsäure gelöst und in Rohrleitungen in die Elektrolyse geleitet, wo sich das Zink in hoher Reinheit auf Blechen abscheidet. Dieses Verfahren wird weit über 90 Prozent der Fälle angewendet.
Über 50 % der Zinks wird für die Verzinkung von Stahl und Eisenblech verwendet. Der Zinkgussdruck benötigt 15 % der gesamten Zinkproduktion und aus weiteren 10 % entstehen Legierungen wie Messing. 8% werden im Bauwesen für Dächer, Fassaden und Dachentwässerung eingesetzt. Weitere, wichtige Anwendungen - wenn auch mit kleinen Anteilen - sind die Verwendung von Zinkoxyd für Düngemittel, Sonnenschutz, Solarzellen, Nahrungsergänzungspräparate und Malerfarben. Auch zu erwähnen sind zinkhaltige Batterien, die für neue Technologien von grosser Bedeutung sind.
Zink – wichtig für die Ernährung
Zink ist ein lebensnotwendiges Spurenelement für Menschen, Tiere sowie Pflanzen und unterstützt insbesondere das Immunsystem. Äusserlich angewendet dient es der Wundheilung und als Sonnenschutz.
Weltweit enthält die Hälfte aller Böden zu wenig Zink für die ausreichende, indirekte Versorgung durch die Ernährung mit Gemüsen, Früchten und Fleisch. So nimmt etwa ein Drittel der Weltbevölkerung nicht ausreichend Zink mit der Nahrung auf. In Entwicklungsländern kommt eine einseitige Ernährung dazu. Besonders für Kleinkinder dieser Länder ist der Zinkmangel eines der grössten Gesundheitsrisiken. Ein Mangel kann Wachstumsstörungen, schlechte Wundheilung und Sehstörungen verursachen.
Rohstoffmarkt
Zerfällt der Preis von Zink – wie auch von anderen Rohstoffen – reagiert der Markt mit einer Produktionseinschränkung, um eine Verknappung zu verursachen. Steigt der Preis, wird wieder mehr abgebaut. So kann bei einem Rückgang des Angebots nicht von vornherein von einem Versiegen der Ressource ausgegangen werden. Doch auch Zink ist nicht unendlich vorhanden. In den nächsten Jahren wird die Schliessung einiger Zinkminen prognostiziert, weil die Erzvorräte erschöpft sind. Engpässe werden erwartet.
Die Suche nach neue Lagerstätten von Zink und anderen wichtigen Metallen wird immer ausgeklügelter, denn die meisten oberflächennahen Vorkommen sind bereits gefunden. Ein Vordringen in tiefere Bodenschichten ist nötig. Verbesserte geophysikalische Methoden, Fernerkundungstechnologien und Daten-Digitalisierung ermöglichen das Finden weiterer Vorkommen. Doch es ist noch sehr kostspielig.
Auch der Meeresboden wird nach Bodenschätzen durchsucht. Deutsche Geoforscher haben auf dem Grund des indischen Ozeans grosse Mengen an wichtigen Metallen aufgespürt. Die Vorkommen sind in einer Tiefe von 2,5 km. Geschätzt werden 10 bis 20 Millionen Tonnen Kupfer, Zink, Bleierze und Sondermetalle wie Indium. Bereits werden zu Recht Befürchtungen laut, dass ein möglicher Erzabbau im Meer das System empfindlich stört oder gar zerstört.
Umweltbelastungen durch Zink
Wegen Umweltbelastungen durch den Abbau von Zink sind keine weltweiten Proteste bekannt. Aber auch diese Minen beeinträchtigen die Landschaft, besonders wenn im Tagebau gefördert wird. Emissionen und Belastungen von Gewässern und Böden geschehen auch da. Der Widerstand der Bevölkerung geschieht bis anhin offenbar lokal.
In der Schweiz liegt die Zinkbelastung der Luft durch Schadstoffeinträge in der Regel weit unter dem Grenzwert der Luftreinhalte-Verordnung. Hauptquellen für die Luftbelastung sind insbesondere die Abfallverbrennung und Emissionen von Stahlwerken. Durch zinkhaltige Dünger und Hofgülle kann es zu einer Anreicherung in den Böden und in Gewässern kommen. Die Nationale Bodenbeobachtung NABO stellt eine kontinuierliche Zunahme des Zinkgehalts fest. Auch wenn Richtwerte noch nicht überschritten sind, werden bereits Massnahmen ins Auge gefasst.
Recycling / Urban mining
Zink ist zu 100% wiederverwertbar. Schätzungen besagen, dass mehr als ein Drittel des verbrauchten Zinks in Nordamerika aus recycelten Materialien hergestellt wird, weltweit beträgt die Recyclingquote 40% des produzierten Zinks. In Europa sind die Kreisläufe für das Recycling von Zink und Stahl weitgehend geschlossen. Dies geschieht hauptsächlich mit Hilfe eines metallurgischen Verfahrens - dem Wälzprozess. Der dazu benötigte Drehrohrofen ist ein 40 bis 50 Meter langes Rohr mit einem Durchmesser von bis zu fünf Metern. Auf einem langsam rotierenden Fliessband durchläuft das Schrottgut verschiedene Zonen: zuerst Trocknung, dann langsame Erhitzung bis auf 1400°C. Das Zink verflüchtigt sich und kann so abgeleitet werden.
Ein Knackpunkt des Verfahrens ist der hohe Energieverbrauch. Schon seit einigen Jahren wird nach energieeffizienteren Verfahren geforscht, bisher leider erfolglos.
Quellen und weitere Informationen:
Zinc international
Netzwerk Zinkindustrie Deutschland
Zinkmangel
Nationale Bodenbeobachtung NABO
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