Il germanio e il gallio sono due metalli di grande importanza per le moderne alte tecnologie. Entrambe sono materie prime importanti per l'industria dei semiconduttori, per i cavi in ​​fibra ottica e per il fotovoltaico. Sono quindi componenti essenziali per plasmare l'elettromobilità e la transizione energetica. Utilizzando nuovi metodi analitici, il gruppo di ricerca guidato da Michael Bau, professore di geochimica alla Jacobs University di Brema, ha studiato la distribuzione del germanio e del gallio nelle croste ferro-manganese delle profondità marine. I risultati sono stati ora pubblicati in Geologia chimica .

Nel 2020, il 66% della produzione mondiale di germanio proveniva dalla Cina; per il gallio, il dominio del mercato cinese è ancora maggiore al 97%. A causa di questa dipendenza e dei rischi associati alle forniture di materie prime, sia il governo degli Stati Uniti che l'Unione Europea hanno incluso questi metalli nei loro elenchi di materie prime critiche. Un grande sforzo è stato profuso nella ricerca di giacimenti in tutto il mondo, soprattutto perché si prevede che la domanda di questi metalli aumenterà notevolmente nei prossimi anni. Ma la ricerca delle materie prime si sta rivelando difficile e anche i giacimenti non convenzionali stanno venendo alla ribalta.

Un modo per garantire l'approvvigionamento globale di materie prime critiche potrebbe essere l'estrazione mineraria in acque profonde. Sebbene sia controverso a causa dei suoi effetti poco chiari sull'ambiente, potrebbe fornire grandi quantità di molti metalli senza i quali, ad esempio, gli obiettivi della politica climatica come la transizione energetica non possono essere realizzati. Il riciclaggio non è ancora una soluzione per le materie prime critiche nel prossimo futuro, poiché questi metalli non sono ancora stati utilizzati in grandi quantità.

Il gruppo di ricerca CritMET:Critical Metals for Enabling Technologies, che fa parte del programma di studio Earth and Environmental Science and Technology della Jacobs University, studia sia le potenziali fonti di materie prime che il comportamento ambientale di materie prime critiche come le terre rare, il germanio, e gallio. Lo studio ora pubblicato riassume i risultati della ricerca del gruppo attorno a Katharina Schier e David Ernst, ai professori Michael Bau e Dieter Garbe-Schönberg e ai partner di cooperazione nazionale e internazionale.

Le croste ferro-manganese studiate si formano molto lentamente sul fondo marino delle profondità marine. Nel processo, intrappolano e accumulano una varietà di metalli disciolti nell'acqua di mare. Utilizzando nuovi metodi analitici, il gruppo di lavoro è riuscito a determinare in modo affidabile le concentrazioni di gallio e germanio in tali croste. I risultati sono di grande importanza per la ricerca geochimica di base, perché aiutano a comprendere meglio il trasporto di metalli dalle masse continentali agli oceani.

Per la ricerca applicata, tuttavia, sono piuttosto deludenti:i contenuti di gallio e germanio sono troppo bassi per rendere le croste una fonte di materie prime per questi metalli nel prossimo futuro. Ma i risultati hanno anche un lato positivo perché i ricercatori sono stati in grado di dimostrare con quanta efficacia il gallio e il germanio si attaccano agli ossidi di ferro e che possono quindi essere rimossi efficacemente dall'acqua e quindi dall'ambiente. Poiché tutti i metalli critici vengono rilasciati nell'ambiente, e quindi in fiumi, laghi e falde acquifere, in quantità sempre maggiori a causa del loro uso industriale in forte aumento, i processi per prevenirlo o per ripulire l'acqua sono cruciali. L'uso di ossidi di ferro può essere una soluzione piuttosto semplice ed economica per germanio e gallio.