Afganistan, AGH i metale ziem rzadkich

Już wiele lat temu przewidywano, że rozwojowi cywilizacji ludzkiej grozi nie tyle brak paliw, co brak rzadkich metali stosowanych w coraz wymyślniejszych technologiach. Mimo to, do tej pory uwagę mediów oraz zwykłych śmiertelników przykuwały głównie problemy związane z ropą, gazem ziemnym czy też emisją ditlenku węgla. Coraz częściej jednak z niepokojem mówi się o wyczerpywaniu zasobów metali należących do tzw. pierwiastków ziem rzadkich (ang. Rare Earth Elements). Dlaczego jest to aż tak ważne?

Po pierwsze dlatego, że metale z grupy pierwiastków ziem rzadkich stosowane są coraz powszechniej w zaawansowanych technologicznie urządzeniach i końca ich zastosowań nie widać. Nawet nie domyślacie się z jak wielu urządzeń korzystacie na codzień. A po drugie dlatego, że prawie całość światowej podaży tych metali została opanowana przez Chiny.

Zacznijmy od zastosowań metali ziem rzadkich. Do grupy tej należą lantanowce oraz itr i skand. Znajdują one zastosowanie w produkcji ekranów monitorów kineskopowych, soczewek wszelkiej maści (także tych stosowanych w mikroskopach, okularach, aparatach fotograficznych), laserów, szkła, konstrukcji aluminiowych, katalizatorów, baterii i akumulatorów, żarówek LED itd.
Spośród nich największe znaczenie w stosowanych obecnie technologiach mają 4 poniższe metale:

1. Lantan - jest drugim co do częstości występowania metalem ziem rzadkich. Jest go więcej niż srebra lub ołowiu, lecz mimo iż znamy go od ponad 100 lat, nie znajdował wcześniej zastosowań i jako odpad lądował na hałdach kopalnianych. Teraz każdy właściciel Toyoty Prius, czy tego chce czy nie, wozi ze sobą prawie 5 kg lantanu, który jest stosowany w tym pojeździe o hybrydowym napędzie do wyrobu baterii oznaczonej przez producenta "nickel-metal hydride". Metal to właśnie lantan. Takie baterie są dwa razy mocniejsze od wcześniej stosowanych i wydaje się, że to właśnie w niklowo-lantanowych bateriach tkwi przyszłość zasilania wszelkiej maści urządzeń mobilnych. Niestety, rozwój tych baterii hamowany jest właśnie przez braki lantanu. Link do artykułu w wikipedii (tutaj), gdzie tylko raz napisano wprost, że anoda to stop metali ziem rzadkich.
2. Europ - jako pierwszy metal wyizolowany z pakietu metali ziem rzadkich w 1967 znalazł zastosowanie w produkcji czerwonego fosforu do ekranów telewizorów (CRT), co znacznie polepszyło barwy w porównaniu z wcześniej stosowanymi ekranami. Wraz z zanikiem starych kineskopów wydawało się, że rola europu zmalała. Nic bardziej mylnego. Coraz większą popularność zdobywa sobie  energooszczędne oświetlenie LED-owe, w którym stosuje się europ.
3. Erb - stosowany do barwienia szkła na różowawy odcień (np. w okularach przeciwsłonecznych), ale także do konstrukcji laserów stosowanych np. w medycynie w operacjach skóry oraz w stomatologii.
4. Neodym - stosowany do wytwarzania silnego pola magnetycznego. W latach 70-tych Sony stosowało inny metal ziem rzadkich, samar, do wytwarzania silnego pola w walkmanach. Obecnie samar wypierany jest przez neodym, który potrafi wytworzyć jeszcze silniejsze pole magnetyczne i dzięki niemu można konstruować jeszcze mniejsze wszystkomające gadżety.

Do budowy akumulatora samochodu hybrydowego Toyota Prius potrzebny jest lantan (fot.
Chris73 CC-AS-A  3.0 Unported License)

A teraz drugi powód zaniepokojenia rynkiem metali ziem rzadkich - Chiny.
Chiny posiadają ok. 30% światowych zasobów pierwiastków ziem rzadkich, ale prawie w całości (97%) pokrywają ich zapotrzebowanie na rynkach światowych. Taki Microsoft w tej branży. W przeciwieństwie jednak do Microsoftu, stosują bardziej toporne praktyki monopolistyczne. Potrafią np. na miesiąc wstrzymać produkcję tych cennych surowców, tak jak to zrobiła największa chińska firma Baotou Steel Co. w październiku 2011 r.

Doprowadziło to do nerwówki na światowych rynkach i gwałtownego wzrostu cen metali ziem rzadkich. Monopole jak wiadomo, po to właśnie są, żeby omotać, uzależnić i wyssać.
Z drugiej zaś strony, poczynania Chin pobudziły resztę świata do gwałtownych poszukiwań tych cennych metali - złota XXI wieku i próby wyrwania się z kleszczy chińskich dostawców.

Co ciekawe, jedno z pierwszych doniesień po chińskiej próbie szantażu spłynęło do nas z .. Afganistanu. Właśnie tam Amerykańska Służba Geologiczna pod ochroną armii amerykańskiej wykartowała poważne złoża metali ziem rzadkich, których zasoby mogłyby zaspokoić światowy apetyt na wiele lat (Simpson, 2011). Amerykanie już podobną szkolą afgańskich geologów do podjęcia dalszych poszukiwań, które pomogą w przekształceniu Talibanu ze światowego centrum produkcji opium w centrum wydobycia metali ziem rzadkich. Może więc nie powinniśmy się stamtąd wycofywać zbyt pochopnie?

Kolejne źródło cennych metali ziem rzadkich wskazali ostatnio Japończycy. Chodzi o głębokowodne osady z dna Pacyfiku (Kato et al., 2011). Przeanalizowano ponad 2000 prób z 78 odwiertów i stwierdzono, że obszar 1 km kwadratowego wokół każdego z otworów dostarczyłby 20% rocznego zapotrzebowania na te metale na świecie.

Rozmieszczenie badanych przez Japończyków odwiertów z dna Pacyfiku z zawartością metali ziem rzadkich
(REY - ang. rare Earth elements and yttrium czyli metale ziem rzadkich i itr) (Kato et al., 2011)

Polacy też nie zostają w tyle i wtrącili swoje trzy grosze. Jak donosi Gazeta Krakowska, na AGH, we współpracy z KGHM, powstaje laboratorium pierwiastków krytycznych (jak je nazwano) (link).

Zatem skoro ropa była złotem XX wieku, to metale ziem rzadkich są złotem XXI wieku.

Źródła:
1. Kato, Y., Fujinaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K., Ohta, J., Toda, R., Nakashima, T., & Iwamori, H. (2011). Deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements Nature Geoscience, 4 (8), 535-539 DOI: 10.1038/ngeo1185
2. Simpson, S. (2011). Afghanistan's Buried Riches Scientific American, 305 (4), 58-65 DOI: 10.1038/scientificamerican1011-58
3. Post o gadolinicie i itrze na nicprostszego.wordpress.com (link)
4. Obrazek w nagłówku: Huesca Public Domain

Posted in: