Marktbericht zu Scandium: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Produkttyp (Oxid, Fluorid, Chlorid, Nitrat, Iodid, Legierung, Carbonat, Sonstige), nach Endverbraucherbranche (Luft- und Raumfahrt, Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs), Keramik, Beleuchtung, Elektronik, 3D-Druck, Sportartikel, Sonstige) und nach Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika), Prognosen 2025–2033

Wachstumstreiber des Scandium-Marktes

Steigende Nachfrage nach Aluminium-Scandium-Legierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Mehrere Aluminiumlegierungen, darunter AA 2014, AA 2024, AA 5052 und AA 6061, werden häufig zur Herstellung von Flugzeugteilen verwendet. Laut Scandium International Mining Corporation bietet der Einsatz von Aluminium-Scandium-Legierungen anstelle herkömmlicher Legierungen das Potenzial, das Flugzeuggewicht um weitere 15 bis 20 % zu reduzieren, ohne die Leistungsfähigkeit der Legierung zu beeinträchtigen. Die Aluminium-Scandium-Legierungen weisen zudem eine ausgezeichnete Schweißbarkeit auf, wodurch das Risiko von Schweißnahtfehlern und Rissen verringert wird. Daher bietet der Einsatz von Aluminium-Scandium-Legierungen Flugzeugherstellern die Möglichkeit, Kosten zu senken.

Eine der ersten Anwendungen von Scandium-Aluminium-Legierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie war die Produktion des russischen Militärflugzeugs MiG-21. Die Herstellung einer Aluminium-Scandium-Vorlegierung durch NioCorp Developments Ltd. im August 2019 dürfte die kommerzielle Produktion dieser Legierungen steigern und es der Scandiumindustrie ermöglichen, die steigende Nachfrage nach diesen Werkstoffen aus der Luft- und Raumfahrtindustrie zu decken. Folglich wird der Markt durch die zunehmende Nachfrage nach Aluminium-Scandium-Legierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie sowie im Rüstungsbereich angetrieben.

Marktbeschränkung

Hohe Kosten von Scandium

In jüngster Zeit wurden bedeutende Anwendungsgebiete für Scandium entdeckt. Die Knappheit von Scandium hat jedoch dessen breite Anwendung in verschiedenen Endverbraucherbranchen gebremst. Scandium kommt in der Erdkruste häufiger vor als Blei. Da Scandium jedoch nur eine geringe Affinität zu den gängigen Anionen besitzt, die Erze bilden, ist es weit in der Lithosphäre verteilt und kommt nur selten in höheren Konzentrationen vor. Daher werden Scandium und andere Seltenerd- und Uranverbindungen nur in geringen Mengen gewonnen. Weltweit gibt es daher nur wenige Scandium-Produktionsanlagen. Der Mangel an Scandium ist für den hohen Preis verantwortlich und hemmt das Marktwachstum.

Marktchance

Beschleunigter Einsatz in Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs)

Aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit und Wärmestabilität wird Scandium hauptsächlich in Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) und Aluminium-Scandium-Legierungen eingesetzt. Letztere finden vorwiegend Anwendung in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Hochleistungsanwendungen. Der Betrieb bei niedrigen Temperaturen senkt die Bauteilkosten und verlängert die Lebensdauer der Brennstoffzellen, wodurch SOFCs wettbewerbsfähig und kostengünstiger als andere Energiequellen sind. Die begrenzte Verfügbarkeit von Scandium schränkt jedoch dessen Einsatz ein. Schätzungen zufolge wird allein der SOFC-Markt – vorausgesetzt, Scandium ist in ausreichender Menge verfügbar – etwa das Fünffache des derzeitigen Verbrauchs benötigen.

Einblick in die Produktarten

Basierend auf dem Produkttyp wird der globale Scandiummarkt in Oxid, Fluorid, Chlorid, Nitrat, Iodid, Legierung, Carbonat und Sonstige unterteilt.

Das Fluoridsegment trägt am meisten zum Markt bei und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,21 % wachsen. Kristallines ionisches Scandiumfluorid entsteht durch die Reaktion von Scandium mit Fluor. Darüber hinaus kann es aus dem Erz gewonnenes Thortveitit bilden, wenn Scandiumoxid und Ammoniumbifluorid unter extremer Hitze reagieren. Es ist ein wichtiger Bestandteil bei der Herstellung von hochreinem metallischem Scandium. In jüngster Zeit wird es als Dotierstoff für Lichtverstärker und zur Herstellung von im sichtbaren Licht anregbaren Leuchtstoffen eingesetzt. Aufgrund seiner negativen Wärmeausdehnung zieht sich Scandiumfluorid beim Erhitzen zusammen. Außerdem kann es Gläser bilden und aufgrund seiner Polymorphie als Modifikator wirken.

Scandium hat das größte Potenzial für die Herstellung von Aluminiumlegierungen. Durch die Zugabe von Scandium zu den Basismaterialien können verschiedene Aluminiumlegierungen verbessert werden, was die Festigkeit und Hitzebeständigkeit erhöht, die Korrosionsbeständigkeit verbessert und die Schweißbarkeit sowie die Schweißnahtfestigkeit steigert. Aluminium wird hauptsächlich in der Transportindustrie verwendet, die unter anderem Automobile, Flugzeuge und Raumfahrzeuge herstellt. Derzeit wird in diesem Sektor der Einsatz von Scandium-Aluminium-Legierungen für die Flugzeug- und Automobilproduktion erwogen, da diese Legierungen das Gewicht von Flugzeugen drastisch um etwa 15–20 % reduzieren und gleichzeitig die Festigkeit erhöhen. Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner besseren Stabilität findet die Verwendung von Scandium-Aluminium-Legierungen auch im Sportgerätebereich zunehmend Anwendung, beispielsweise bei Fahrradrahmen, Golfschlägerschäften, Tennisschlägern und Baseballschlägern.

Einblick in die Endnutzerbranche

Basierend auf der Endverbraucherbranche ist der globale Scandiummarkt in die Bereiche Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung, Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs), Keramik, Beleuchtung, Elektronik, 3D-Druck, Sportartikel und Sonstige unterteilt.

DerFestoxidbrennstoffzellen (SOFCs)Dieses Segment hält den größten Marktanteil und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 10,31 % wachsen. Eine Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) ist ein elektrochemisches Wandlergerät, das durch die Kombination eines Oxidationsmittels und eines Brennstoffs in einem ionenleitenden Oxidelektrolyten direkt Strom erzeugt. In SOFCs wird ein Elektrolyt aus festem Oxid verwendet, um den Transport negativer Sauerstoffionen von der Kathode zur Anode zu ermöglichen. Anode und Kathode dieser Zellen bestehen aus speziellen Tinten, die den Elektrolyten bedecken. Daher werden für SOFCs keine wertvollen Metalle, korrosiven Säuren oder geschmolzenen Materialien benötigt. Die Elektrolytkomponenten dieser Zellen werden bei hohen Temperaturen katalysiert, um Erdgas in Energie umzuwandeln. Die durch die hohen Temperaturen des katalytischen Umwandlungsprozesses verursachte schnelle Degradation des keramischen Elektrolyten kann jedoch die Investitions- und Wartungskosten erhöhen. Aus diesem Grund arbeitet das System aufgrund der Zugabe von Scandium zum Festelektrolyten bei deutlich niedrigeren Temperaturen als typische SOFCs. Der Einsatz von Scandium hat somit zur Kostensenkung von SOFCs beigetragen und deren breite Anwendung in der dezentralen Energieerzeugung ermöglicht.

Große gestanzte und geschweißte Flugzeugbauteile, Armaturenbrett- und Kabinenstrukturen sowie geschweißte Treibstofftanks werden aus Aluminium-Scandium-Legierungen gefertigt. Diese Legierungen finden auch in den Längsträgern großer Frachtflugzeuge Verwendung. Die russische Militärmaschine MiG-29 weist den höchsten Anteil an Al-Sc-Legierungen auf. Darüber hinaus werden Aluminium-Lithium-Legierungen mit Scandiumanteil häufig in der militärischen Luftfahrt eingesetzt. Die von der Airbus Group entwickelte AlMgSc-Legierungstechnologie führte zur Entwicklung der Scalmalloy-Legierungsfamilie, die für ihre außergewöhnlichen Eigenschaften hinsichtlich Dauerfestigkeit und Zähigkeit bekannt ist und sich daher hervorragend für Anwendungen in der Luftfahrt eignet. Dank dieser Erfindung fertigt Airbus seine Flugzeuge nun mit der AlMgSc-Legierung. All diese Anwendungen von Scandium-basierten Legierungen in der zivilen und militärischen Luftfahrt tragen somit zur steigenden Nachfrage nach diesem Metall bei.

Regionalanalyse

Der asiatisch-pazifische Raum ist der bedeutendste Akteur auf dem globalen Scandiummarkt und wird im Prognosezeitraum voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,1 % wachsen. China ist der weltweit größte Produzent von Seltenen Erden. Bei der Herstellung von Zirkonium, Titan und Eisenerz entsteht in China Scandium als Nebenprodukt. Eine weitere wichtige Scandiumquelle ist der Seltene-Erden-Bergbaukomplex Bayan Obo (Nb/REE/Fe) in der Inneren Mongolei, China; die Produktionsrate dieses Vorkommens ist jedoch unbekannt. Russland zählt seit jeher zu den weltweit bedeutendsten Scandiumproduzenten. Angesichts der steigenden Nachfrage nach dem Metall wird erwartet, dass Russland und andere ehemalige Sowjetrepubliken den globalen Scandiummarkt anführen werden.

Europa

Für Europa wird ein jährliches Wachstum von 8,67 % erwartet, was im Prognosezeitraum einen Umsatz von 385,4 Millionen US-Dollar generieren dürfte. Deutschland zählt zu den größten Produzenten und Konsumenten von Elektrofahrzeugen in Europa. Obwohl die Pkw-Verkäufe insgesamt rückläufig sind, haben die Zulassungen von Elektrofahrzeugen in den letzten Jahren ein enormes Wachstum verzeichnet. Von 2020 bis 2025 haben sich die Bundesregierung und die Elektromobilitätsbranche darauf geeinigt, ihre gemeinsamen Subventionen für den Absatz von Elektrofahrzeugen in Deutschland auszuweiten. Der europäische Markt für Haushaltsgeräte ist hochentwickelt; insbesondere in Großbritannien sind die Verkaufszahlen zuletzt deutlich gestiegen. Hauptgründe hierfür sind die wachsende Zahl von Familien und der Trend zu Einbauküchen. Der Durchschnittspreis für Haushaltsgeräte stieg aufgrund des höheren verfügbaren Einkommens leicht an, da Verbraucher teurere Produkte mit ansprechendem Design und umfassenden Funktionen bevorzugten. Der in Großbritannien untersuchte Markt dürfte von der Bereitschaft der Verbraucher getrieben werden, mehr Geld für langlebige Güter auszugeben.

Die Vereinigten Staaten gehörten aufgrund staatlicher Förderung und steigender Verbrauchernachfrage, insbesondere im Automobilsektor, zu den ersten Ländern, die Brennstoffzellen kommerziell einsetzten. Die vielfältigen Möglichkeiten, die der Einsatz von SOFC-basierten Brennstoffzellen als Ersatz für Verbrennungsmotoren in leichten Nutzfahrzeugen und Gabelstaplern bietet, um die Fahrzeugeffizienz zu steigern und die Ziele zur Reduzierung des Ölverbrauchs und der Emissionen im Transportsektor zu unterstützen, dürften zu einem deutlichen Anstieg des Brennstoffzelleneinsatzes in den USA führen. Der US-amerikanische Elektronikmarkt ist der größte der Welt. Aufgrund des Einsatzes modernster Technologien, der zunehmenden Anzahl von Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen und der steigenden Verbrauchernachfrage wird erwartet, dass dieser Markt auch im Prognosezeitraum seine Spitzenposition behaupten wird.

In Brasilien, dem größten Automobilmarkt Lateinamerikas, liegt der Absatz neuer Hybrid- und Elektroautos (EVs) bei durchschnittlich rund 2.000 Einheiten pro Monat und übersteigt damit erstmals 1 % aller dort verkauften Neuwagen. BYD betreibt zudem ein Werk zur Herstellung von Elektrofahrzeugen in Brasilien, um den südamerikanischen Markt zu bedienen. Die oben genannten Trends in den Endverbraucherbranchen dürften den Markt im Rahmen der prognostizierten zukünftigen Nachfrage ankurbeln. Der jüngste COVID-19-Ausbruch, die rapide steigende Zahl von Todesopfern in Brasilien, die sich der 120.000er-Marke nähert, die Einschränkungen der Bewegungsfreiheit und der Lockdown werden die Expansion der Industrien im Land jedoch voraussichtlich beeinträchtigen und somit den betrachteten Markt dämpfen. Daher werden die genannten Faktoren die Nachfrage nach Scandium in Brasilien im Prognosezeitraum voraussichtlich beeinflussen.