Brennstoffzellen, Computer-Festplatten und CD-Spieler – Sie alle haben gemeinsam, dass sie mit Seltenerd-Metallen hergestellt werden. Bei diesen teuren Stoffen handelt es sich um chemische Elemente wie Scandium, Yttrium oder die "Lanthanoide", die entgegen ihrem Familiennamen in der Erdkruste verhältnismäßig oft anzutreffen sind. Yttrium ist beispielsweise häufiger vorhanden als Blei. Was sie "selten" und teuer macht, ist eher der Weg, auf dem sie bisher gewonnen werden müssen. Sie tendieren nämlich in der Erdkruste dazu, sich aufgrund ihrer ähnlichen Eigenschaften miteinander zu verklumpen. Die dabei entstehenden Mineralien müssen dann durch langwierige Prozesse in Säuren aufgelöst und durch organische Lösungsmittel getrennt werden. Dies führt zu Preisen, bei denen die Seltenerd-Metalle durchschnittlich etwa 80 Dollar pro Kilogramm mehr kosten als andere Metall-Oxide. Nun ist es Tetsuya Uda und seinen Kollegen von der Tohuka University in Sendai gelungen, eine schnellere und kostengünstigere Methode zu entwickeln (Science vom 29. September 2000).

In dem neu entwickelten Prozess nutzten die japanischen Wissenschaftler zwei Eigenschaften der Seltenerd-Metalle aus: zum einen, dass deren Chloride sehr flüchtig sind, und zum anderen, dass Trichloride flüchtiger sind als Dichloride. Dann mischten die Forscher die beiden Seltenerd-Metalle Samarium -trichlorid (SmCl₃) und Neodym -trichlorid (NdCl₃) mit einem reduzierenden Metall, wie zum Beispiel Aluminium. Dieses Gemisch wurde in einem Behälter am einen Ende einer vakuumversiegelten Edelstahlröhre platziert, die in regelmäßigen Abständen mit Graphitringen gefüllt wurde. Die Forscher erhitzten den Behälter samt dem Gemisch über vier Stunden auf 800 Grad Celsius, mit dem Erfolg, dass dabei das SmCl₃ zu SmCl₂ reduzierte, das NdCl₃ aber unverändert blieb. Nach einer weiteren Erwärmung auf 1000 Grad Celsius kühlten die Wissenschaftler das Versuchsobjekt wieder auf Zimmertemperatur herunter und provozierten damit, dass das leichtflüchtige NdCl₃ verdampfen und sich an den Graphitringen ablagern konnte. Die so getrennten Chloride können dann durch die Zugabe eines stark reduzierenden Metalls, wie Calcium, für eine weitere Nutzung gewonnen werden.

Nach Udas Aussage ist die neue Methode viel effektiver als bisherige: Mit gewöhnlichen Trennungsverfahren erreicht man einen Faktor von zwei bis zehn. Durch die Neuentwicklung glaubt der japanische Wissenschaftler einen Faktor von 500 bis 600 erreichen zu können. Und noch einen weiteren Vorteil hat die neue Methode. Denn beide Vorgänge, Trennung und Gewinnung der Metalle, finden in einem einzigen System statt, und nicht wie bisher in verschiedenen, voneinander getrennten.

Aber die neue Methode hat auch Nachteile. Gegenüber den herkömmlichen Verfahren, die eine Unmenge an Wasser verbrauchen, benötigt sie sehr viel Strom. Ebenso verstehen die Wissenschaftler bisher noch nicht genau die thermodynamischen Vorgänge im Zusammenhang mit den Dichloriden. Doch Uda sagt, "obwohl noch einiges unklar ist, denken wir, dass dies ein Durchbruch für die Trennung der Seltenerd-Metalle ist."