Germanium och gallium är två metaller som har stor betydelse för modern högteknologi. Båda är viktiga råvaror för halvledarindustrin, för fiberoptiska kablar och för solceller. De är således väsentliga komponenter för att forma elektromobilitet och energiomvandlingen. Med hjälp av nya analysmetoder har forskargruppen under ledning av Michael Bau, professor i geokemi vid Jacobs University i Bremen, studerat fördelningen av germanium och gallium i järn-manganskorpor från djuphavet. Resultaten har nu publicerats i Chemical Geology .

År 2020 kom 66 % av den globala germaniumproduktionen från Kina; för gallium är den kinesiska marknadsdominansen ännu större med 97 %. På grund av detta beroende och de tillhörande riskerna för råvaruförsörjningen, har både den amerikanska regeringen och Europeiska unionen inkluderat dessa metaller i sina listor över kritiska råvaror. Stora ansträngningar läggs på att leta efter fyndigheter runt om i världen, särskilt eftersom efterfrågan på dessa metaller förväntas öka dramatiskt under de kommande åren. Men sökandet efter råvaror visar sig vara svårt, och okonventionella fyndigheter kommer också i rampljuset.

Ett sätt att säkra den globala tillgången på kritiska råvaror kan vara djuphavsbrytning. Även om den är kontroversiell på grund av dess oklara effekter på miljön, skulle den kunna leverera stora mängder av de många metaller utan vilka till exempel klimatpolitiska mål som energiomställningen inte kan realiseras. Återvinning är ännu ingen lösning för kritiska råvaror inom överskådlig framtid, eftersom dessa metaller ännu inte har använts i stora mängder.

Forskargruppen CritMET:Critical Metals for Enabling Technologies, som ingår i studieprogrammet Earth and Environmental Science and Technology vid Jacobs University, undersöker både potentiella råvarukällor och miljöbeteendet hos kritiska råvaror som de sällsynta jordartsmetallerna, germanium, och gallium. Den nu publicerade studien sammanfattar forskningsresultaten från gruppen kring Katharina Schier och David Ernst, professorerna Michael Bau och Dieter Garbe-Schönberg samt nationella och internationella samarbetspartners.

De studerade järn-manganskorporna bildas mycket långsamt på havsbotten i djuphavet. I processen fångar de och ackumulerar en mängd olika metaller lösta i havsvatten. Med hjälp av nya analysmetoder lyckades arbetsgruppen på ett tillförlitligt sätt fastställa koncentrationerna av gallium och germanium i sådana skorpor. Resultaten är av stor betydelse för grundläggande geokemisk forskning, eftersom de hjälper till att bättre förstå transporten av metaller från landmassorna till haven.

För tillämpad forskning är de dock ganska desillusionerande:Innehållet av gallium och germanium är för lågt för att göra skorporna till en källa till råmaterial för dessa metaller inom överskådlig framtid. Men resultaten har också en positiv sida eftersom forskarna kunde visa hur effektivt gallium och germanium binds till järnoxider och att de därmed effektivt kan avlägsnas från vattnet och därmed från miljön. Eftersom alla kritiska metaller släpps ut i miljön, och därmed till floder, sjöar och grundvatten, i ständigt ökande mängder på grund av deras dramatiskt ökande industriella användning, är processer för att förhindra detta eller för att rena vattnet avgörande. Användningen av järnoxider kan vara en ganska enkel och billig lösning för germanium och gallium.