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May 30, 2023

Lernen Sie das texanische Startup kennen, das Rares recycelt

In einer Fabrik in San Marcos, Texas, sammeln Arbeiter am Computer Bird-Roller

In einer Fabrik in San Marcos, Texas, sammeln Arbeiter Bird-Scooter, Computerfestplatten, MRT-Geräte und Motoren aus Hybridautos, um die alten Seltenerdmagnete herauszutrennen, damit sie zermahlen und zu neuen geformt werden können. Diese starken Permanentmagnete gibt es überall, auch wenn die meisten Menschen nichts über sie wissen. Sie reichen von Elektrofahrzeugen über Windkraftanlagen und Unterhaltungselektronik bis hin zu Raketenleitsystemen. Doch seit Jahren sind die USA bei der Verarbeitung seltener Erden weitgehend von China abhängig. Noveon Magnetics, das Startup hinter dieser Recycling-Bemühung, hat einen großen Plan – und eine patentierte Technologie –, um dieser Abhängigkeit Einhalt zu gebieten.

„Wir haben erst im letzten Jahrzehnt erkannt, wie groß die potenziellen Defizite waren“, sagt Scott Dunn, Mitbegründer und CEO von Noveon. „Man kann nicht einfach den Hahn aufdrehen und diese produzieren. Sie sind keine Ware.“

Magnete werden in Motoren und Generatoren eingebaut, die es ermöglichen, Elektrizität in Bewegung und Bewegung in Elektrizität umzuwandeln. Permanentmagnete aus Seltenerdmaterialien sind ein Schlüsselelement bei den Bemühungen des Landes zur Dekarbonisierung durch Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen. Aufgrund ihrer höheren Leistung, die kleinere, leistungsstärkere Motoren als Alternativen ermöglicht, hat sich ihr Einsatz verbreitet und nimmt weiter zu. Laut Adamas Intelligence wird die weltweite Nachfrage nach Seltenerdmagneten bis 2040 jährlich um 7,5 % steigen.

Noveon, das vor fast einem Jahrzehnt gegründet wurde und dieses Jahr derzeit nur einen Umsatz von 10 Millionen US-Dollar erwartet, ist vorerst ein Tropfen auf den heißen Stein. Wie bei jedem Präzisionsfertigungsprozess müssen die Magnete der Kunden eine Reihe von Tests durchlaufen, um ihre Verwendung zu qualifizieren, bevor sie skaliert werden. Aber mit einer Eigenkapitalfinanzierung von 150 Millionen US-Dollar – einschließlich einer neuen 75-Millionen-Dollar-Investition unter Führung des Energieinvestors NGP, über die bisher nicht berichtet wurde – und einem Wert von etwa 300 Millionen US-Dollar hat das Unternehmen seine Fabrik errichtet und ist bereit, seine Produktion zu steigern.

„Wir müssten vier oder fünf Fabriken bauen, um die Nachfrage unserer Kunden zu befriedigen.“

Dunn geht davon aus, dass das Werk in San Marcos bis 2024 oder 2025, sobald die Kapazitätsgrenze erreicht ist, im Rahmen langfristiger Lieferantenverträge 2.000 Tonnen Magnete produzieren und dabei eine Mischung aus recycelten und geförderten Seltenerdmaterialien verwenden und einbringen kann Umsatz von 250 Millionen US-Dollar mit 40 % Ebitda zu aktuellen Magnetpreisen. Danach hofft er, ähnliche Magnetfabriken in Europa und Asien (außerhalb Chinas) zu errichten, mit dem Ziel, innerhalb von fünf Jahren einen Umsatz von 1 Milliarde US-Dollar zu erzielen.

Die Ausweitung eines solchen Betriebs ist äußerst kapitalintensiv. Die Preise für Seltene Erden waren langfristig volatil. Und ein wichtiger Bestandteil wird sein, die Lieferketten für die recycelten Materialien reibungslos funktionieren zu lassen. Aber Dunn sagt, dass die Nachfrage so hoch ist, dass Noveon von seinem Werk in San Marcos aus nicht einmal ansatzweise die Bedürfnisse seiner bestehenden Kunden erfüllen kann. „Wir müssten vier oder fünf Fabriken bauen, um die Nachfrage unserer Kunden zu befriedigen“, sagt er.

Noveon ist nicht das einzige Unternehmen, das in den USA eine Magnetfabrik baut, um die Nachfrage nach im Inland hergestellten Magneten als Alternative zu China zu befriedigen. MP Materials, ein börsennotiertes Unternehmen mit einer Marktkapitalisierung von 4 Milliarden US-Dollar, das eine große Abbau- und Verarbeitungsanlage für seltene Erden in Mountain Pass, Kalifornien, besitzt, baut derzeit in Fort Worth, Texas, eine Magnetfabrik mit einer Kapazität von 1.000 Tonnen fertiger Magnete eine langfristige Vereinbarung zur Belieferung von General Motors. Zwei weitere Unternehmen mit Hauptsitz in den USA, Quadrant Magnetics und USA Rare Earth, sowie das deutsche Unternehmen Vacuumschmelze planen, bis 2026 US-amerikanische Magnetproduktionsanlagen zu errichten.

In der Fabrik in San Marcos: Noveon geht davon aus, 2.000 Tonnen Seltenerdmagnete zu produzieren, was einem Umsatz von 250 Millionen US-Dollar entspricht, sobald die Kapazität erreicht ist.

„Wenn wir eine neue Verarbeitung entwickeln können, ist das der entscheidende Hebel, um unsere Versorgung mit kritischen Mineralien effizient wieder oder nah an der Küste zu sichern“, sagt Aidan Madigan-Curtis, Partner bei der Venture-Firma Eclipse, die keine Beziehung zu Noveon hat.

Für Noveon war es nicht einfach. Dunn und die Mitbegründer Peter Afiuny, Miha Zakotnik und Catalina Oana Tudor haben Jahre damit verbracht, die Technologie zu verfeinern und zu patentieren und herauszufinden, wie sie skaliert werden kann, unterstützt durch Mittel des Verteidigungsministeriums sowie Gelder privater Investoren.

Normalerweise führt das Recycling von Permanentmagneten zu einer geringeren Leistung, aber Dunn sagt, dass dies bei der proprietären Technologie von Noveon nicht der Fall ist. Zu den ersten Kunden zählen Nidec Motor, ein großer Hersteller von Motoren, der Teil der börsennotierten japanischen Nidec Corp. (30 Milliarden US-Dollar Marktkapitalisierung) ist, und Eriez, ein privat geführter Hersteller von Industrieausrüstung – sowie eine Reihe von Kunden, die Dunn auf der Website nicht nennen möchte aufzeichnen.

Schließlich ist die Beschaffung von Seltenerdmagneten ein großes Problem für die Unternehmen, die sie benötigen, und da China Berichten zufolge erwägt, den Export bestimmter Seltenerdmagnettechnologien aufgrund der in Washington erlassenen Beschränkungen für Halbleiter zu verbieten, ist die Beschaffung einheimischer Produkte ein großer Wettbewerbsvorteil. „Permanentmagnete sind für Motoren das, was Lithium für Batterien ist“, sagt Kirk Anderson, Direktor für Regierungsangelegenheiten bei Nidec Motor. „Diese Magnete und kritische Mineralien im Allgemeinen sind der Schlüssel zum Erreichen der Dekarbonisierungsziele, von denen die Regierung spricht.“

Blöcke aus recyceltem Material, das von einem Motor stammt: Ein Schritt im Prozess der Herstellung neuer Magnete aus alten.

Im Jahr 2021 leitete das Handelsministerium eine Untersuchung zu den Auswirkungen der Einfuhr von Seltenerdmagneten auf die nationale Sicherheit ein. Der daraus resultierende Bericht, der im Februar veröffentlicht wurde, kam zu dem Schluss, dass die derzeitigen Mengen und Umstände der Magnetimporte „die nationale Sicherheit zu beeinträchtigen drohen“, und empfahl, die US-Magnetversorgung unter anderem durch eine Steuergutschrift für die inländische Produktion und weitere Investitionen durch den Defense Production Act zu stärken andere Dinge. Im April brachten die Abgeordneten Guy Reschenthaler (R-Pa.) und Eric Swalwell (D-Calif.) einen parteiübergreifenden Gesetzentwurf ein, um die inländische Herstellung von Seltenerdmagneten mit Steuergutschriften zu unterstützen.

Da kritische Mineralien ein wichtiges politisches Thema sind, wählte der Gouverneur von Texas, Greg Abbott, im Februar die Fabrik von Noveon als Standort für seine Rede zur Lage des Staates. Abbott nannte Noveon „ein Spitzenunternehmen im kritischen Bereich der Seltenerdelemente“ und sagte, wir müssten unsere Abhängigkeit von China bei Seltenerdmineralien verringern. „Wenn diese Versorgung jemals unterbrochen würde, würden viele unserer täglichen Aktivitäten zum Erliegen kommen“, sagte er.

Dunn, 34, wuchs in der Stadt Bel Air, Maryland, auf, wo seine Familie ein privates Unternehmen für Körperschutz und Ballistik besaß. Er studierte an der US Naval Academy und wechselte dann an die University of Southern California, wo er Umweltwissenschaften studierte.

Das Familienunternehmen der Dunns war klein, aber es bekam interessante Aufträge, wie zum Beispiel das Testen des kugelsicheren Glases für Präsidentenfahrzeuge. Dunn lernte dort zum ersten Mal etwas über Recycling, als sein Vater ihn als Teenager bat, herauszufinden, was er mit einer übrig gebliebenen Aluminiumlegierung namens 6061 machen sollte. „Seit ich 12 war, habe ich Metall verschrottet“, sagt er.

Nach dem College setzte er den Recyclingweg fort, zunächst bei einer Firma in Los Angeles, die Energiesanierungen durchführte, und dann allein mit Mitbegründer Afiuny, einem ehemaligen Kollegen. Nachdem sie erfahren hatten, wie viel wertvolles Metall aus alten solarthermischen Warmwasserbereitungssystemen zurückgewonnen und recycelt werden konnte, konzentrierten sie sich zunächst auf diese Nische. „Wir haben direkt an eine Kupferhütte auf den Philippinen verkauft, die einem japanischen Unternehmen gehörte“, sagt Dunn.

„Diese Magnete und kritische Mineralien im Allgemeinen sind der Schlüssel zum Erreichen der Dekarbonisierungsziele, von denen die Regierung spricht.“

Das zunächst Urban Mining genannte Unternehmen verwandelte sich in Noveon, nachdem ein Professor von Dunn und ein Mentor von Afiuny sie dazu drängten, sich mit batteriebezogenen Materialien und seltenen Erden zu befassen. Während sich der Durchschnittsverbraucher der Bedeutung seltener Erden nicht bewusst war, wurde in bestimmten Kreisen mit der Popularität des Hybrid-Prius und der Einführung des ersten Tesla Roadsters klar, dass sie für die Elektrifizierung notwendig sind.

Nach einem Vorfall im Jahr 2010 in von Japan kontrollierten, aber von China beanspruchten Gewässern schränkte die chinesische Regierung den Export seltener Erden ein. Die Preise für zwei wichtige seltene Erden, die in Magneten verwendet werden, schnellten in die Höhe: Neodym stieg um 750 % und Dysprosium stieg um 2.000 %. „Peter und ich waren schon ein bisschen unterwegs“, sagt Dunn. „Als egoistischer Kapitalist könnte man sagen, dass dies Chancenbereiche sind, in denen man sich intensiver engagieren möchte.“

Zunächst dachten Dunn und Afiuny aufgrund ihres Recycling-Hintergrunds, dass sie einfach versuchen würden, seltene Erden zu konsolidieren und an Separatoren in China und Japan zu verkaufen. Bis 2012 reiste das Duo um die ganze Welt – China, Indien, die Philippinen sowie die USA und Kanada – und besichtigte Minen und Trennanlagen. „Es fing an, in Verteidigungskreisen in den USA für Aufregung zu sorgen“, sagt Dunn. „Im Nachhinein scheint es eine Selbstverständlichkeit zu sein. Aber vor zehn oder zwölf Jahren hatten wir keine Ahnung, wie die Probleme mit China aussehen könnten.“

Im Jahr 2012, als das Geschäft stillstand, nahmen Dunn und Afiuny an einer Permanentmagnet-Konferenz in Nagasaki teil, wo sie Zakotnik, den heutigen Chief Technology Officer des Unternehmens, und Tudor trafen. Zakotnik erzählte ihnen von seinem Verfahren zum Recycling von Seltenerdmagneten. „Dieser Typ hatte damals einen großen Pferdeschwanz, also dachte ich: ‚Dieser Typ ist ein verrückter Wissenschaftler und ich glaube ihm nicht.‘ „Wir haben unsere Reise geändert und ich bin nach China geflogen, und Miha hat uns irgendwie umgehauen“, sagt Dunn.

Magnete für einen Elektromotor oder andere industrielle Anwendungen: Noveons Verfahren ermöglicht die Herstellung hochwertiger Magnete aus recycelten Materialien.

Der 47-jährige Zakotnik, ein Slowene und ausgebildeter Chemiker und Materialwissenschaftler, hatte ein Verfahren zum Recycling von Seltenerd-Permanentmagneten durch einen pulvermetallurgischen Prozess erfunden. „Im Rahmen meiner Doktorarbeit habe ich gezeigt, dass unsere Route nicht nur einmal, sondern zweimal, dreimal, viermal zum Recycling genutzt werden kann“, sagt Zakotnik, der seine Forschung 2008 veröffentlichte. Bevor er sich mit Dunn zusammenschloss, war er war Wissenschaftler bei Yantai Shougang Magnetic Materials in China und Gastprofessor an der Technischen Universität Peking, wo er magnetische Seltenerdmaterialien erforschte. Aber er wollte seine Forschung schon immer in die reale Welt bringen.

„Ich habe fünf Mal versucht, dieses Unternehmen zu formulieren. Fünf Mal bin ich gescheitert“, sagt er. Das Problem bestehe seiner Meinung nach darin, dass die Gründung einer Magnetrecyclingfabrik im Vorfeld enorme Kapitalbeträge erfordert, ohne dass es eine Unternehmensgeschichte gibt. „Beim Recycling von Magneten gibt es viele Kontroversen darüber, ob so etwas möglich ist“, sagt er.

Nach ihrer Rückkehr in die USA gründeten Dunn und sein Team das Geschäft in Delaware zu einem günstigen Preis. Dunns Vater, der das Unternehmen für Körperschutz und Ballistik an Intertek verkauft hatte, war der erste Startinvestor und investierte 1 Million US-Dollar. Bald erhielten sie ihre ersten staatlichen Mittel über das Bundesprogramm „Small Business Innovation Research“, bekannt als SBIR. Nachdem sie 2015 Patente für ihre Technologie erhalten hatten, erhielten sie von der Familie Kloiber aus Kentucky weitere 25 Millionen US-Dollar an Eigenkapital und Hilfe bei der Fremdfinanzierung.

Dadurch hatten sie die Mittel, nach Texas umzuziehen und in Austin eine Pilotanlage zu errichten. Sie glaubten, dass der Recyclingprozess ihnen nicht nur einen Vorteil verschaffen würde, sondern es ihnen auch ermöglichen würde, einen historisch gefährlichen Prozess energieeffizienter und umweltfreundlicher zu gestalten. Die Herstellung von Magneten ist in der Regel ein schmutziger Prozess, was einer der Gründe dafür ist, dass ihre Verarbeitung nach China verlagert wurde, und ihre Entsorgung ist schwierig, weil sie als Schadstoffe gelten. Das Verfahren von Noveon löste beide Probleme. Und nachdem das Unternehmen die seltenen Erden aus den alten Produkten gewonnen hatte, recycelte es das verbleibende Metall zu Schrott.

„Noveon stellt Magnete mit der höchsten Leistung oder Dichte her“, sagt Anderson von Nidec. „Sie sind die Besten der Besten.“

Terri Koebe, Direktorin für globale strategische Beschaffung bei Eriez mit Sitz in Erie, Pennsylvania, erfuhr zum ersten Mal von Noveon durch einen Ingenieur, der 2019 an einer Magnetkonferenz in Orlando, Florida, teilgenommen hatte. Bald hatte das Industrieunternehmen die Magnete von Noveon getestet, befand sie für zufriedenstellend und als Kunde angemeldet. „Sie waren von sehr hoher Qualität und wir waren wirklich beeindruckt“, sagt Koebe. „Es ist sehr kompliziert, die Seltenen Erden aus Schrottmaterial zu extrapolieren.“

Permanentmagnete gibt es je nach Verwendungszweck in vielen Varianten, und jeder einzelne muss monatelang getestet werden, bevor er für die Massenproduktion bereit ist. Es dauerte nicht lange, bis sich die Nachricht über die in den USA hergestellten Magnete von Noveon herumsprach.

„Die Nachfrage nach unserem Produkt begann zu explodieren“, sagt Dunn. „Wir hatten Automobilunternehmen, die uns anriefen und fragten: ‚Wie viel können Sie wann verdienen?‘“

Für einen kurzen Moment, als Technologieaktien und SPAC-Deals boomten, wurde Noveon gesagt, dass es einen Wert von 1 Milliarde US-Dollar haben könnte. Heute lacht Dunn nur über diese Zahl. „Ich musste die Fähigkeiten unseres Bankers ein wenig auf die Probe stellen“, sagt er. „Ich bin in einem Familienunternehmen aufgewachsen. Ich habe gesehen, was passiert, wenn man so tut, als hätte man Geld auf dem Papier, das aber nicht den tatsächlichen Wert hat.“

Schließlich gibt es immer noch große Probleme zu lösen, einschließlich der Beschaffung von genügend Material aus alten Seltenerdmagneten, um es in neue umzuwandeln. Dunn sagt, dass heute zwar fast alles, was Noveon produziert, aus recycelten Magneten hergestellt wird, das Ziel der Fabrik jedoch darin besteht, mindestens 50 % aus recyceltem Material zu bestehen, wenn die Fabrik auf bis zu 2.000 Tonnen anwächst.

Langfristig stellt sich die größere Frage, ob praktikable Alternativen zu Seltenen Erden gefunden werden können. Im März gab Tesla bekannt, dass seine nächste Generation von Elektrofahrzeugen keine Seltenerdmaterialien enthalten werde. Während die Forscher von Adamas schätzen, dass Teslas Schritt die weltweite Nachfrage in naher Zukunft nur um 2 bis 3 % senken würde, hat das Unternehmen die Aufmerksamkeit auf das Potenzial für Alternativen gelenkt, die die Kosten senken und Einschränkungen in der Lieferkette vermeiden könnten.

Derzeit ist das Ungleichgewicht zwischen Angebot und Nachfrage so groß, dass Noveon sich darauf konzentriert, seine Fabrik zu vergrößern, um seinen Kunden eine alternative Versorgung mit Magneten aus amerikanischer Produktion zu bieten. Wie Dunn sagt: „Wir wollen nicht, dass China uns nur unsere Lebensqualität liefert und nicht die Kontrolle über unser Schicksal hat.“