Zukunft KI: Wie groß ist die Abhängigkeit von seltenen Rohstoffen?

• Rohstoffabhängigkeit der KI-Technologien: Der rasante Fortschritt der Künstlichen Intelligenz (KI) erfordert seltene Erden für Dauermagnete und andere essenzielle Komponenten.
• Geopolitische Spannungen und Umweltprobleme: China dominiert die Produktion der seltenen Rohstoffe, was zu geopolitischen Spannungen führt. Gleichzeitig verursacht der Abbau erhebliche Umwelt- und Gesundheitsprobleme.
• Innovative Lösungen und Alternativen: Forschung an Alternativen und verbessertes Recycling zielen darauf ab, die Abhängigkeit von seltenen Erden zu reduzieren und nachhaltigere Technologien zu fördern.

Ressourcenabhängigkeit und Herausforderungen der KI-Entwicklung

Die rasante Entwicklung der Künstlichen Intelligenz (KI) bringt nicht nur technologische Fortschritte, sondern auch Herausforderungen in Hinblick auf die benötigten Ressourcen mit sich. Diese Problematik haben wir bereits in unseren vergangenen Quarterly-Reihen zum Thema Weltraum und Mikrochips festgestellt: der enorme Bedarf und die begrenzten Kapazitäten können zu Lieferengpässen und geopolitischen Spannungen führen.

Heute fügen wir einen weiteren Aspekt hinzu, denn neben den Chips aus Sand sind auch spezielle Rohstoffe z.B. in Form sogenannter „Seltener Erden“ erforderlich: Nicht nur bekannte Materialien wie Lithium, Kobalt oder Silizium werden benötigt, sondern auch seltene Erden wie Scandium, Neodym und Dysprosium sind für KI unabdingbar. Einerseits bestimmen ihre vielseitigen Einsatzmöglichkeiten die Entwicklung von Zukunftstechnologien, andererseits stehen ökologische und ethische Herausforderungen bei Förderung und Verarbeitung besonders im Fokus.

Seltene Erden: Das unsichtbare Rückgrat der KI

Entgegen ihrem Namen und dem ursprünglichen Glauben sind Seltene Erden nicht wirklich selten. Tatsächlich kommen einige von ihnen häufiger vor als Kupfer oder Blei, jedoch meist in geringen Konzentrationen. Insgesamt 17 Metalle gehören zu der Gruppe. Ihr Vorkommen erstreckt sich auf die ganze Welt, unter anderem China, den USA und Australien. Aber auch im Weltraum, wie dem Asteroiden Ryugu, wurden sie entdeckt.

Das wichtigste Einsatzgebiet Seltener Erden sind im KI-Umfeld leistungsstarke Dauermagnete. Diese erzeugen dank der besonderen Metalle starke Magnetfelder, speichern große Datenmengen, treiben Motoren an oder wandeln Energie um. Sie sind somit unverzichtbar in technologischen Anwendungen, die für KI-Systeme notwendig sind.

Einige konkrete Beispiele verdeutlichen ihren vielfältigen Nutzen: In Rechenzentren werden sie in Festplattenlaufwerken eingesetzt, die große Datenmengen speichern – das Herzstück von KI-Modellen. In Elektromotoren sorgen sie für die nötige Leistung und Präzision, die in Robotik und autonomen Systemen erforderlich sind. Darüber hinaus werden sie in Generatoren von Windturbinen verwendet, die erneuerbare Energiequellen für Rechenzentren liefern. Auch mobile Geräte wie Smartphones und Tablets, die als Plattformen für KI-Anwendungen dienen, nutzen diese leistungsstarken Magnete, um ihre Funktionalität zu maximieren.

Geopolitische Spannungen und Kontrolle

Mit etwa 44 Million REO-Tonnen Seltenen Erden hat China laut Analysen des US Geological Surveys das mit Abstand größte Vorkommen weltweit und nutzt diese strategische Ressource intensiv: Es ist mit rund 61% der weltweiten Mienenproduktion der größte Produzent und quasi Monopolist. Wie zu erwarten, versucht an dieser Stelle die USA ihre eigenen Vorkommen Seltener Erden zu fördern, um im globalen Rennen um die Vorherrschaft in der KI wettbewerbsfähig zu bleiben und nicht vom globalen Hauptwettbewerber China abhängig zu sein. Allerdings reichen die Vorkommen in den USA nicht aus, um den gesamten nationalen Bedarf zu decken, was weiterhin eine Abhängigkeit von Importen, vor allem aus China, bedeutet. Auch andere Länder wie Australien, Brasilien, Indien und Russland verfügen über bedeutende Vorkommen der Metalle. Australien beispielsweise hat in den letzten Jahren seine Produktion ausgeweitet, um ein Gegengewicht zur chinesischen Dominanz zu schaffen und die globalen Lieferketten zu diversifizieren. Und nicht zuletzt beruht der Angriffskrieg Russlands in Teilen auf dem Hunger nach wertvollen Vorkommen im ukrainischen Boden.

Die Kontrolle über Seltene Erden ist zu einem strategischen Wettbewerbsvorteil geworden, der die internationale Politik und Wirtschaftsbeziehungen stark beeinflusst. Länder konkurrieren nicht nur um den Zugang zu diesen Ressourcen, sondern schmieden auch strategische Allianzen, um ihre technologische und wirtschaftliche Zukunft zu sichern – ein Beispiel hierfür ist Chinas Belt and Road Initiative (BRI) mit der das Land seine Stellung als zentraler Akteur weiter stärken will. Experten sehen dies als eine der größten Herausforderungen der kommenden Jahrzehnte, da die Verfügbarkeit und Kontrolle über Seltene Erden die globalen Machtverhältnisse maßgeblich beeinflussen können.

Umweltschäden und Gesundheitsrisiken durch den Abbau

Der Abbau dieser Rohstoffe hat erhebliche negative Auswirkungen auf die Umwelt und die Gesundheit der Menschen in den Abbaugebieten, wie eine Studie von adelphi und der Montanuniversität Leoben am Beispiel der Region Baotou in der Inneren Mongolei, China, feststellt. Diese beherbergt eine der größten Produktionsstätten für Seltene Erden weltweit. Unsachgemäße Entsorgung von Abwässern führt zur Kontaminierung von Flüssen und Grundwasser, was das Trink- und landwirtschaftlich genutzte Wasser erheblich belastet. Im Gelben Fluss sind zahlreiche Fische gestorben, da giftige Chemikalien direkt eingeleitet wurden. Große landwirtschaftliche Flächen sind durch giftige Chemikalien und Schwermetalle unfruchtbar geworden, und giftige Abgase verursachen sauren Regen, der Landstriche zerstören kann. Die Luftverschmutzung führt zu schweren Atemwegserkrankungen wie Pneumokoniose, und die Belastung durch radioaktive Elemente hat die Sterblichkeitsrate durch Lungenkrebs erhöht.

Innovationen für eine Zukunft ohne Seltene Erden

Angesichts der geopolitischen Spannungen, Umwelt- und Gesundheitsprobleme wird intensiv an Alternativen geforscht. Eine bemerkenswerte Entwicklung ist der Magnet „MagNex“, entwickelt von Materials Nexus in Zusammenarbeit mit dem Henry Royce Institut und der University of Sheffield. Diese Magnete kommen ohne Seltene Erden aus und nutzen stattdessen neuartige Materialzusammensetzungen, die durch Künstliche Intelligenz optimiert wurden. Zusätzlich gibt es Bestrebungen, das Recycling der Metalle aus alten oder defekten Geräten zu verbessern und in neuen Produkten wiederzuverwenden. Dies stellt eine gute Chance dar, die Umweltbelastung weiter zu minimieren und die Abhängigkeit vom Abbau neuer Materialien für die Weiterentwicklung Künstlicher Intelligenz zu reduzieren.

Die Abhängigkeit von seltenen Rohstoffen für die Zukunft der Künstlichen Intelligenz (KI) ist erheblich. Der Wunsch nach Unabhängigkeit wird nicht nur durch die Notwendigkeit geprägt, natürliche Ressourcen zu schonen und die damit verbundenen Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen zu minimieren, sondern auch durch die politischen Spannungen und Abhängigkeiten, die mit diesen Rohstoffen und deren Handel einhergehen.

Insofern werden wir sowohl technologisch als auch wirtschafts- und geopolitisch spannenden Zeiten entgegensehen!