Als 1925 zwischen Altona und Dresden die erste Wasserfluglinie entlang der Elbe ihren Betrieb aufnahm, konnte noch niemand ahnen, dass im selben Jahr in der Nähe eines anderen deutschen Flusses ein Element entdeckt wurde, das später zum Schlüsselelement für moderne Flugzeugturbinen werden sollte.

Die Rede ist vom Rhenium – benannt nach dem lateinischen Namen des Rheins (Rhenus). Mit seiner Entdeckung war das letzte bis dahin fehlende stabile Element im Periodensystem gefunden worden. Drei deutsche Wissenschaftler machten diese Entdeckung: Walter Noddack, Ida Tacke und Otto Berg. Sie fanden es in einem Columbit-Kristall.

Allerdings gelang es Noddack und Tacke erst 1928, ein ganzes Gramm Rhenium aus 660 Kilogramm Molybdänerz zu extrahieren. Aufgrund der extrem hohen Kosten dauerte es weitere 22 Jahre, bis die industrielle Produktion nennenswerter Mengen begann.

So wird Rhenium gewonnen

Da Rhenium in der Erdkruste extrem fein verteilt ist (nur etwa 0,7 ppb – Teile pro Milliarde), gibt es weltweit keine eigenständigen Rhenium-Minen. Seine Gewinnung ist ein technisch hochkomplexer, mehrstufiger Prozess.

Die mit Abstand größten Produktionskapazitäten liegen in Chile (durch den staatlichen Kupferkonzern Codelco) und in den USA. Der weltweit größte Veredler, der Rhenium aus Röstgasen extrahiert, ist das chilenische Unternehmen Molymet.

Dabei fällt Rhenium als Nebenprodukt bei der Gewinnung eines Nebenproduktes an:

  • Hauptprodukt (Stufe 1): Kupfer. Kupfererze – häufig aus Porphyr-Lagerstätten – enthalten geringe Spuren von Rhenium, das chemisch an das Mineral Molybdänit (MoS₂) gebunden ist.
  • Erstes Nebenprodukt (Stufe 2): Bei der Verarbeitung dieses Kupfererzes fällt Molybdän (in Form von Molybdänit) in geringen Konzentrationen als wirtschaftlich sehr wichtiges Nebenprodukt ab.
  • Zweites Nebenprodukt (Stufe 3): Erst beim anschließenden Rösten des Molybdäns wird das darin in winzigsten Spuren enthaltene Rhenium aus den Abgasen aufgefangen.

Durch dieses aufwändige Verfahren – weltweit werden jährlich nur rund 70 Tonnen Rhenium neu gewonnen – und die enge Kopplung an die Kupfer- und Molybdänproduktion ergeben sich zwei entscheidende Folgen:

Sinkt die weltweite Nachfrage nach Kupfer (etwa durch eine Baukrise), drosseln Minen ihre Produktion. Dadurch sinkt automatisch und unabhängig von der tatsächlichen Nachfrage das globale Angebot an Rhenium – auch wenn die Luftfahrtindustrie das Metall dringend benötigt.

Aus diesem Grund gewinnt das Recycling von alten Flugzeugtriebwerken eine enorme strategische Bedeutung. Es ist derzeit der einzige Weg, Rhenium unabhängig von der Kupfer- und Molybdänförderung zu gewinnen.

Aktuelle Anwendungsbereiche

Luft- und Raumfahrt: Rhenium ist ein unverzichtbarer Werkstoff für moderne, gewichtsoptimierte Düsentriebwerke und Turbinenschaufeln. Bereits wenige Prozent dieses Metalls erhöhen die Kriechfestigkeit, Oxidations- und Temperaturbeständigkeit von Turbinenschaufeln erheblich und verlängern deren Lebensdauer erheblich.

In Verbindung mit Molybdän oder Wolfram kommen Rhenium-Legierungen auch in Raketendüsen und hochbelasteten Antriebssystemen zum Einsatz – dank ihrer außergewöhnlichen Festigkeit bei extremen Temperaturen.

Chemische Industrie und Petrochemie: In der Erdölraffination wird Rhenium in Verbindung mit Platin als Katalysator beim sogenannten „Rheniforming“ eingesetzt.

Bei der Herstellung von bleifreiem, hochoktanigem Benzin ermöglicht es eine effizientere und materialschonendere Reformierung. Gleichzeitig verhindert es die schnelle Alterung des Katalysators durch Verkokung.

Medizintechnik und Nuklearmedizin: Das Radioisotop Rhenium-188 wird in der nicht-invasiven Brachytherapie (z. B. Rhenium-SCT) zur gezielten und schmerzfreien Behandlung von weißem Hautkrebs eingesetzt.

Das Isotop Rhenium-186 dient der Schmerzlinderung bei Knochenmetastasen. Es wird intravenös verabreicht und ermöglicht eine innere Bestrahlung zur palliativen Therapie.

Darüber hinaus werden Rhenium-Iridium-Legierungen für hochpräzise Temperaturmessung in extremen Hitzeumgebungen (Thermoelemente) genutzt. Wegen der hohen Verschleiß- und Oxidationsbeständigkeit findet dieses außergewöhnliche Metall zudem Verwendung in langlebigen Schaltern und Kontakten in der Elektronik verwendet.

Rheniums Zukunftsaussichten

In der Forschung steht Rhenium vor allem im Fokus, um die physikalischen Grenzen anderer Metalle zu überwinden. Besonders aussichtsreich sind dabei folgende Bereiche:

Additive Fertigung (3D-Druck)

Fortschritte bei der Herstellung sphärischer Wolfram-Rhenium- und Molybdän-Rhenium-Pulver ermöglichen nun den 3D-Druck komplexer Bauteile.

Hochbelastete Komponenten wie Hitzeschilde, Raketendüsen oder Triebwerksteile können so mit minimalem Materialverlust gefertigt werden – ein entscheidender Vorteil angesichts der hohen Kosten von Rhenium. (Quelle: samaterials.de).

Nuklearmedizin & Krebstherapie (Theranostik)

In den USA gibt es eine Zulassungswelle neuer Präparate. Die FDA hat kürzlich mehrere Molybdän-Rhenium-basierte Medizinprodukte freigegeben. Der Fokus verschiebt sich zunehmend von rein palliativen Behandlungen hin zur gezielten Zerstörung von Tumorzellen mit neuartigen Radiopharmaka, die umliegendes Gewebe schonen.

Wasserstoffwirtschaft und Grüne Chemie

Forscher arbeiten intensiv daran, Platin und Iridium teilweise durch Rhenium-Verbindungen zu ersetzen. Rhenium-basierte Katalysatoren zeigen in sauren Umgebungen eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und könnten die Lebensdauer von Elektrolyseuren für die Wasserstoffproduktion deutlich erhöhen (Quelle: Stanford Advanced Materials).

Fusionsenergie und Next-Gen-Kernkraft

In zukünftigen Kernfusionsreaktoren wie dem ITER-Nachfolger DEMO herrschen extreme Bedingungen. Wolfram-Rhenium-Legierungen gelten aufgrund ihrer einzigartigen Kombination aus Strahlungsresistenz und extrem hohem Schmelzpunkt als eines der aussichtsreichsten Materialien für die inneren Reaktorwände.

Fazit

Rheniums Bedeutung für unsere moderne Gesellschaft ist in den letzten zehn Jahren stark gestiegen. Die wachsende Nachfrage nach hocheffizienten Flugzeugtriebwerken, Gasturbinen und Hochtechnologie-Anwendungen sowie der Ausbau des Recyclings haben seine strategische Rolle weiter gestärkt. Gleichzeitig bleibt die weltweite Neuproduktion mit rund 70 Tonnen pro Jahr äußerst gering.

Dies macht Rhenium zu einem der exklusivsten und interessantesten Industriemetalle unserer Zeit.