Stan czerwony lub stan niebieski, liberalny lub libertariański, Amerykanie są uzależnieni od pierwiastków ziem rzadkich importowanych z Chin.
Ekologiczne technologie, takie jak samochody elektryczne, turbiny wiatrowe, panele słoneczne i żarówki fluorescencyjne, opierają się na metalach ziem rzadkich. Wojsko zależy od metali ziem rzadkich dla systemów rakiet kierowanych, satelitów i bezzałogowych dronów. Statek kosmiczny NASA przenosi potężne magnesy ziem rzadkich na Marsa i w kosmos. Magnesy również zminiaturyzowały iPady, komputery i słuchawki high-tech.
Chiny kontrolują 95 procent światowych zasobów metali ziem rzadkich. Kluczem do tego monopolu nie jest obfitość złóż metali ziem rzadkich, ale jego doświadczenie w przetwarzaniu rudy na tlenki i czysty metal. Ruda przenosi uran i tor, najbardziej radioaktywny pierwiastek na planecie, a ekstrakcja metalu jest zazwyczaj długim, wieloetapowym procesem z udziałem toksycznych chemikaliów.
„Wiemy, gdzie znajdują się złoża. Doprowadzenie ich do iPhone'a nie jest prostym ani prostym procesem”, powiedział Brad Van Gosen, geolog z US Geological Survey (USGS) w Denver.
Kilka lat temu Chiny pokazały swoją moc i zmniejszyły podaż rzadkich ziem. Posunięcie to spowodowało, że Stany Zjednoczone i inne kraje zaczęły się starać, aby zakończyć swoją zależność od Chin. Ceny gwałtownie wzrosły, przyciągając nowych inwestorów i firmy wydobywcze na rynek metali ziem rzadkich. Teraz w Stanach Zjednoczonych jedna nowa kopalnia jest prawie ukończona, a dwie kolejne w fazie wydawania pozwoleń. Ale eksperci twierdzą, że kluczowym elementem w ucieczce przed chińskimi rządami metali ziem rzadkich nie są nowe kopalnie, lecz odbudowanie wiedzy i infrastruktury do przetwarzania wybrednych metali.
Wojna cenowa
W 2010 r. Chiny podniosły koszt pierwiastków ziem rzadkich, kiedy zaczęły ograniczać eksport i obciążyć zagraniczne firmy wyższymi cenami. Bańka cenowa wywołała światowy szał, aby wymknąć się spod kontroli Chin. Właśnie otworzono nowy zakład przetwórczy w Australii w Malezji. Inne planowane są w Kanadzie, Europie i Afryce. Kilka firm próbuje również opracować amerykańskie dostawy metali ziem rzadkich, niektóre przy wsparciu Departamentu Obrony.
„Metale ziem rzadkich to bardzo strategiczne metale, a szczególnie bardzo strategiczne znaczenie dla przemysłu obronnego” - powiedział Curt Freeman, prezes Avalon Development Corp. w Fairbanks na Alasce, firmie konsultingowej zajmującej się wydobyciem. „W Kongresie i Departamencie Obrony panuje odrażające uczucie” - powiedział.
W Stanach Zjednoczonych kopalnia Mountain Pass w Kalifornii została ponownie otwarta w 2010 r. I oczekuje się, że w tym roku rozpocznie produkcję lekkich pierwiastków ziem rzadkich. Kopalnia była kiedyś największym na świecie producentem metali ziem rzadkich, ale została zamknięta w 2002 roku z powodu problemów środowiskowych i spadających cen. Kolejna kopalnia jest proponowana w Wyoming przez kanadyjską firmę Rare Element Resources, ale napotyka sprzeciw mieszkańców.
Najnowszy zasób Alaski
Jednym z największych hazardów z metali ziem rzadkich jest góra Bokan na Alasce. Po wydobyciu uranu granitowy szczyt na Wyspie Księcia Walii zawiera bogate żyły trudniejszych do znalezienia ciężkich pierwiastków ziem rzadkich. Projekt cieszy się silnym poparciem ustawodawcy Alaski i pobliskich społeczności. Kanadyjska firma planuje wydobywać rudę i przekształcać ją w tlenki za pomocą specjalnie dostosowanego zakładu przeróbczego. Na tym polega wyzwanie.
Pomimo swojej nazwy, ziem rzadkich w rzeczywistości występują powszechnie w skorupie ziemskiej, choć w niskich stężeniach. Pseudonim to pozostałość z XIX wieku, kiedy naukowcy odkryli dziwnie nazwane pierwiastki w rzadko spotykanych minerałach. 17 pierwiastków ma bliskie powinowactwo, o podobnych właściwościach chemicznych i masach atomowych. Góra Bokan jest jednym z niewielu miejsc na Ziemi z mnóstwem ciężkich pierwiastków ziem rzadkich, które mają wyższą masę atomową. Jest szczególnie podwyższony w itrze, który pojawia się we wszystkim, od cyrkonii i czujników zanieczyszczenia samochodu po lasery, rakiety i silniki odrzutowe.
Ponieważ rzadkie ziemie są często mieszane razem w jednej skale, oddzielenie ciężkich ziem rzadkich zwykle wymaga najpierw usunięcia lżejszych. Zazwyczaj odbywa się to za pomocą szeregu chemicznych zbiorników i rozpuszczalników. Do tego należy utylizować radioaktywny uran. Ale właściciel kopalni Ucore twierdzi, że ma nową technologię ekstrakcji ciał stałych, która znacznie upraszcza ten proces. Według Ucore technika ta polega na nanotechnologii w usuwaniu zanieczyszczeń i koncentrowaniu ciężkich metali ziem rzadkich w tlenkach. Departament Obrony sfinansował badania wydobycia rudy Ucore z kontraktem w październiku 2012 r.
Kosztowna wypłata
„Coraz bardziej się komplikuje, im dłużej na to patrzymy” - powiedział Van Gosen.
Konsultant branży metalowej Gareth Hatch zauważa, że przetwórstwo jest największą przeszkodą dla firm wydobywczych metali ziem rzadkich.
„Przetwarzanie jest kluczowym wyzwaniem dla złóż, które są szczególnie wypaczone w kierunku średnich i ciężkich ziem rzadkich, ponieważ mają one niezwykłe minerały, które nie były wcześniej przetwarzane”, powiedział Hatch, założyciel firmy Technology Metals Research. Hatch pomaga w rozwoju firmy zajmującej się przetwarzaniem metali ziem rzadkich w Kanadzie.
USGS ma kilka trwających projektów badających geologię góry Bokan, aby lepiej zrozumieć, jak wyglądały minerały.
„Chodzi o to, aby rozwinąć podstawowe zrozumienie, jak te złoża zaczynają się od skorupy ziemskiej, i wykorzystać je do poszukiwania zasobów potrzebnych społeczeństwu Stanów Zjednoczonych” - powiedziała Susan Karl, geolog z USGS z Anchorage.
Członek zarządu Ucore Jaroslav Dostal, emerytowany profesor z Saint Mary's University w Halifax w Nowej Szkocji, był głównym autorem badań nad Bokan Mountain. Program grantowy, który zapewnił finansowanie badania, Program Badań Zewnętrznych Zasobów Mineralnych USGS, w przeszłości nagradzał projekty prywatnemu przemysłowi i zagranicznym odbiorcom.
Inwestowanie w przetwarzanie
USGS ma również projekty badające geologię innych złóż metali ziem rzadkich. Od 2010 r. Izba Reprezentantów wprowadziła przepisy mające na celu ograniczenie przepisów górniczych oraz finansowanie badań i rozwoju metali ziem rzadkich, które jeszcze nie przeszły przez Senat. Recykling metali ziem rzadkich, co nie zawsze jest możliwe w przypadku gadżetów zaawansowanych technologii, to kolejny sposób na zmniejszenie zależności od podaży w Chinach. Na początku tego roku Departament Obrony zalecił zgromadzenie krytycznych ciężkich pierwiastków ziem rzadkich o wartości 120 milionów dolarów. Ale eksperci branżowi twierdzą, że lepiej byłoby wydawać pieniądze na budowanie amerykańskiej wiedzy specjalistycznej i infrastruktury w przetwarzaniu metali ziem rzadkich.
„Jeśli chodzi o pełną wydajność, Molycorp ma swoją lekką instalację do oddzielania metali ziem rzadkich, ale poza tym tak naprawdę w Ameryce Północnej nie ma nic”, powiedział Hatch, konsultant branżowy.
„Zdolność do przetwarzania i przekształcania minerałów w związki, które trafiają do zaawansowanych technologicznie urządzeń, jest kluczowym wąskim gardłem nie tylko w Stanach Zjednoczonych, ale także na świecie” - powiedział.
Wyślij wiadomość e-mail do Becky Oskin lub śledź ją @beckyoskin. Obserwuj nas @livescience, Facebook i Google+. Artykuł źródłowy na temat LiveScience.com.
