Kaj so redke zemlje in kakšna je njihova uporaba?

Redke zemlje – kovine, pomembne za različne industrije, vse od avtomobilskega sektorja do obrambe, zelene tehnologije in medicine – so v središču globalne pozornosti.

S pomladnim stopnjevanjem trgovinske vojne med ZDA in Kitajsko, ko je slednja na visoke ameriške carine odgovorila z uvedbo izvoznih kontrol za vrsto redkih zemelj in magnetov, so redke zemlje postale nacionalnovarnostna prioriteta številnih držav. Poteza Pekinga je razkrila, kako zelo je globalno gospodarstvo odvisno od teh mineralov in Kitajske.

Za njihovo prepoznavnost (in pomembnost) je poskrbel tudi ameriški predsednik Donald Trump, ki je letos dvignil nekoliko prahu z različnimi dogovori v zvezi z redkimi zemljami in kritičnimi minerali. Najbolj odmeven je gotovo dogovor z Ukrajino, po katerem bodo ZDA izkoriščale njena naravna bogastva, odmevni pa so bili tudi sporazumi z DR Kongom in Ruando o mineralih ter nenavadna ponudba ruskega predsednika Vladimirja Putina o skupnem raziskovanju nahajališč redkih zemelj z ZDA.

Dogajanje na relaciji redkih zemelj pa ne zadeva zgolj prvi dve gospodarstvi sveta, na tem področju je v zadnjem času dejavna tudi Evropska unija. Evropski svet je marca 2024 sprejel evropski akt o kritičnih surovinah, saj naj bi se povpraševanje po elementih redke zemlje v prihodnjih letih eksponentno povečalo.

Kot navajajo na spletni strani Sveta, so te surovine velikega gospodarskega pomena za EU, saj v zvezi z njimi obstaja veliko tveganje motenj pri oskrbi zaradi koncentracije njihovih virov ter pomanjkanja dobrih in cenovno dostopnih nadomestkov.

Kaj torej so redke zemlje, ali so zares redke, v katerih panogah se uporabljajo in kako oblikujejo današnje globalno gospodarstvo?

Bloomberg

 

Kaj so redke zemlje?

Redke zemlje so skupina 17 elementov, ki vključuje 15 srebrno-belih kovin, imenovanih lantanidi, ter skandij in itrij. Najdemo jih na dnu periodnega sistema. Ti elementi oziroma kovine so si med seboj kemijsko podobni.

Kljub svojemu imenu je večina teh elementov v naravi prisotnih v velikih količinah, vendar je njihovo pridobivanje precej zapleteno. Nanaša se na proces ločevanja naravnih mešanic redkih zemelj v posamezne elemente, kar je zaradi njihovih podobnih fizikalno-kemijskih lastnosti zahtevno.

Redke zemlje so bile odkrite predvsem kot sestavine mineralov leta 1787. Izraz redke se nanaša na te redko najdene minerale, izraz zemlje pa izhaja iz starega imena za okside, kemijsko obliko teh elementov v mineralu. Večina jih je v naravi v izobilju, vendar so znane kot redke, ker je zelo nenavadno, da jih najdemo v čisti obliki, pri čemer so pomešani med seboj ali z drugimi minerali, njihovo pridobivanje pa je zelo nevarno in strupeno.

Gorazd Žibret iz Geološkega zavoda Slovenije pove, da redke zemlje v zemeljski skorji niso tako redke, saj so pogostejše od zlata, to ime pa se jih je prijelo, ker jih redko najdemo v obogatitvah, ki so ekonomsko pomembne.

Redke zemlje je treba razlikovati od kritičnih mineralov (več o njih spodaj), ki so materiali strateškega ali gospodarskega pomena, ki jih različne države opredeljujejo različno.

Za kaj se uporabljajo redke zemlje?

Redke zemlje se uporabljajo v številnih kritično pomembnih industrijah, ki poganjajo svet. Uporabljajo se v sektorju potrošniške elektronike, denimo pri proizvodnji televizorjev, pri letalskih motorjih, električnih vozilih in medicinski opremi ter v naftni industriji in obrambnem sektorju.

Številne redke zemlje imajo kemijske lastnosti, zaradi katerih so odporne proti vročini, zato se lahko uporabljajo za izdelavo visokokakovostnih magnetov. V določenih primerih se nekatere redke zemlje opisuje tudi kot magnete, saj so magneti iz teh elementov bistveno močnejši in dragocenejši od drugih vrst, zlasti v proizvodnji električnih vozil.

Tukaj je nekaj primerov uporabe posameznih redkih zemelj:

Neodim se uporablja za izdelavo močnih magnetov, ki se uporabljajo v zvočnikih in trdih diskih računalnikov, da so lahko manjši in učinkovitejši. Magneti, ki vsebujejo neodim, se uporabljajo tudi v zelenih tehnologijah, kot je proizvodnja vetrnih turbin in hibridnih avtomobilov.

Lantan se uporablja v objektivih fotoaparatov in teleskopov. Spojine, ki vsebujejo lantan, se pogosto uporabljajo v ogrevalnih napravah na ogljik. Uporaben je tudi v procesu predelave surove nafte.

Cerij se medtem uporablja v avtomobilskih katalizatorjih, kjer omogoča delovanje pri visokih temperaturah in igra ključno vlogo v kemičnih reakcijah v katalizatorju. Tudi cerij je ključen za naftno industrijo.

Prazeodim se uporablja za izdelavo kovin v letalskih motorjih in je sestavina vrste stekla, ki se uporablja za izdelavo vizirjev za zaščito varilcev in steklarjev.

Gadolinij je prisoten v rentgenskih in MRI-skenerjih ter v televizijskih zaslonih.

"Vse, kar lahko vklopite ali izklopite, verjetno deluje z redkimi zemljami," je za britanski BBC pojasnil Thomas Kruemmer, direktor Ginger International Trade and Investment.

Kitajski monopol

Kitajska nadzoruje približno 60 odstotkov svetovne rudarske proizvodnje in 90 odstotkov proizvodnje (to je proces ločevanja elementov od drugih mineralov) redkih zemelj in magnetov. Prav tako določa kvote za proizvodnjo, taljenje in ločevanje teh elementov.

Ta monopol si je Kitajska ustvarila zaradi desetletij strateških vladnih politik in naložb v to področje, prav tako pa je bila pripravljena prevzeti določena okoljska tveganja, ki nastajajo pri procesu pridobivanja in predelave teh onesnažujočih elementov.

Svoj monopol je Peking pokazal aprila letos, ko se je v odziv na visoke ameriške carine odločil uvesti izvozne kontrole. Omejil je izvoz sedmih redkih zemelj, med katerimi je večina znanih kot težke redke zemeljske kovine in ki so ključnega pomena za obrambni sektor. Težke redke zemlje so bolj dragocene kot lahke, saj so manj pogoste in jih je težje obdelovati.

Nevaren in okolju škodljiv vpliv pridobivanja redkih zemelj

Obstajata dve osnovni metodi za pridobivanje redkih zemelj, ki obe sproščata strupene kemikalije v okolje. Prva vključuje odstranjevanje zgornje plasti prsti in ustvarjanje izcednega bazena, kjer se kemikalije dodajo izkopani zemlji, da se ločijo kovine. Ta oblika kemične erozije je pogosta, saj kemikalije raztopijo redke zemlje, kar omogoča njihovo koncentracijo in nato prečiščenje. A ti izcedni bazeni, polni strupenih kemikalij, lahko pronicajo v podtalnico in onesnažijo vodne rezervoarje.

Tudi druga metoda ni okolju prijazna, saj vključuje vrtanje lukenj v tla s pomočjo cevi iz polivinilklorida (PVC) in gumijastih cevi za črpanje kemikalij v zemljo, kar prav tako ustvarja izcedni bazen in podobne okoljske pomisleke.

Obe osnovni metodi proizvajata veliko strupenih odpadkov, pri čemer za vsako tono proizvedenih redkih zemelj ostane tona radioaktivnih odpadkov, ogromno odpadne vode in plina. Univerza Harvard ocenjuje, da se za vsako tono redkih zemeljskih elementov proizvede dva tisoč ton strupenih odpadkov.

Vsi viri redkih zemeljskih kovin vsebujejo tudi radioaktivne elemente, zato jih številne države, vključno z državami EU, nerade proizvajajo. Razvoj tega sektorja se v zahodnih državah tako sooča z zdravstvenimi in okoljskimi regulativnimi ovirami. Po poročanju Reutersa se razvijajo okolju prijaznejše tehnologije, vendar se še ne uporabljajo v širokem obsegu.

Evropsko zaostajanje

Evropa ne zaostaja le na področju naprednih tehnologij, temveč tudi na področju pridobivanja in lastne oskrbe z redkimi zemljami. Kot smo pisali, okolju škodljive prakse zavirajo razvoj evropske proizvodnje in rudarjenja, blok 27 držav pa trenutno kar 98 odstotkov redkih zemelj uvozi iz Kitajske.

Za Bruselj pozitivne novice so prišle januarja 2023, ko je švedska rudarska družba LKAB v lasti države sporočila, da je na skrajnem severu Švedske v bližini mesta Kiruna odkrila doslej največje nahajališče redkih zemelj v Evropi. Nahajališče, ki so ga odkrili poleg obstoječega rudnika železove rude, je pomembno predvsem z vidika količine vrste redkih zemelj oziroma kovin, saj po navedbah LKAB vsebuje več kot milijon ton kritičnih oziroma strateško pomembnih surovin.

Razvoj tega nahajališča bo po podatkih družbe LKAB trajal vsaj deset do 15 let. Pred nekaj časa je za Bloomberg Adria geopolitični strokovnjak Vlatko Cvrtila iz zagrebškega centra Vern povedal, da bo "od odkritja do izkopa rude verjetno minilo do deset let, saj ima Švedska zelo stroge okoljske zakone, kar pomeni, da bo pridobitev vseh potrebnih dovoljenj zagotovo trajala".

Isto leto je Evropa unija pripravila seznam 34 kritičnih surovin, pri čemer niso bile navedene redke zemlje. Redkih zemelj, ki jih je v Sloveniji največ v okolici Pohorja in Kozjaka, po prvih ocenah ni dovolj, da bi jih izkopavali v ekonomsko pomembnem obsegu, pri čemer imajo pri nas veliko večji potencial kritične surovine, je poročal RTV Slovenija.

Bloomberg

 

Razlika med kritičnimi minerali in redkimi zemljami

Redke zemlje lahko obravnavamo kot podskupino kritičnih mineralov in materialov. Kot smo omenili, je definicija kritičnih materialov precej ohlapna. Ti zajemajo materiale strateškega ali gospodarskega pomena, ki jih različne države opredeljujejo različno.

Čeprav se vsi redki zemeljski elementi štejejo za kritične minerale, niso vsi kritični minerali redki zemeljski elementi. Ključna razlika je v njihovem gospodarskem pomenu in potencialnih izzivih pri njihovem pridobivanju.

Kritične surovine so sestavni del ključnih tehnologij, potrebnih za zagotavljanje zelenega prehoda, digitalizacije, vesoljske industrije in obrambnih zmogljivosti. Kritične so zaradi svojega gospodarskega pomena v zvezi z nevarnostjo prekinitve dobavnih verig.

Na evropskem seznamu je teh 34, vključuje pa tudi skupino 16 tako imenovanih strateških surovin, ki imajo še večjo prednost. Dve kovini v tej skupini nista uvrščeni med kritične, ampak le med strateške: baker in nikelj. Njihova globalna proizvodnja je dovolj raznolika, da ni visokega tveganja za ovirano oskrbo, vendar se štejejo za pomembne, predvsem za elektrifikacijo, imajo strateško klasifikacijo.

Evropski svet

 

Uporaba nekaterih kritičnih surovin: volfram se denimo uporablja za tehnologijo za vibriranje telefonov, litij, kobalt in nikelj se uporabljajo v električnih vozilih, bor se uporablja v vetrnih turbinah, silicijeva kovina se uporablja pri polprevodnikih, magnezij in skandij pa se uporabljata pri izgradnji letal.

Litij, nikelj, kobalt, mangan in grafit – pogosti kritični materiali – so ključni za delovanje baterij, redke zemlje pa so bistvene za trajne magnete, ki se uporabljajo v vetrnih turbinah in motorjih električnih vozil. Električna omrežja potrebujejo ogromne količine aluminija in bakra, pri čemer je slednji temelj vseh tehnologij, povezanih z električno energijo.