Редкоземельные и платиновые металлы — волшебники среди химических элементов. Они могут придать материалу особые свойства и, таким образом, открыть путь для новых применений. Таким образом, почти каждая будущая технология тесно связана с одним из этих металлов: скандий используется в топливных элементах. Иридий вряд ли можно заменить в электродах электролизера для производства водорода. Неодим, диспрозий, тербий и празеодим усиливают магниты, используемые в ветряных турбинах и двигателях электромобилей. Тантал повышает производительность жестких дисков, дисплеев и электрических конденсаторов. Рутений является важным металлом для строительства высокопроизводительных центров обработки данных. Лантан входит в состав твердотельных аккумуляторов и сверхпроводников.

Этот список — лишь малая часть разнообразия. К этой группе относятся более 30 металлов, которые химики называют переходными металлами. Но скандий, неодим, диспрозий, тербий, празеодим, тантал, рутений и лантан выделяются, потому что спрос на эти металлы будет быстро расти в ближайшие десятилетия. В своем отчете о сырье для технологий будущего Немецкое агентство сырья (DERA) предполагает, что, например, спрос на рутений в 2040 году может почти в двадцать раз превысить текущее годовое производство. Для скандия, диспрозия, тербия и иридия эксперты ожидают увеличения в пять-восемь раз.

Дефицит редкоземельных элементов и металлов

Ни Германия, ни Европа не смогут удовлетворить этот растущий спрос собственными силами. Сегодня это уже невозможно. Отсутствие переходных металлов может поставить под угрозу распространение технологий будущего по всему миру. Те немногие страны, у которых есть месторождения, по-видимому, могут выбирать, кого они хотят поставлять, а кто ничего не получает.

Пример рутения и иридия объясняет проблему: в мире есть только три крупных месторождения, где они добываются в виде руды. В Южной Африке и Зимбабве руды были вынесены в верхние слои коры вместе с магмой два миллиарда лет назад и там обогащались в фазе остывания. В Красноярском крае России эти два металла являются побочными продуктами сибирских медных и никелевых рудников. По оценкам DERA, мировое производство в 2020 году составит 33 тонны рутения и около семи тонн иридия. Поскольку в производственный процесс вовлечено очень мало поставщиков, официальных данных практически нет. Тем не менее, запасы в трех странах, по оценкам, достаточно велики, чтобы покрыть спрос в течение длительного периода времени.

В настоящее время скандий поступает из Китая, Филиппин или Австралии. Для этого металла зависимость Европы от стран-экспортеров ниже. Ученые также обнаружили значительные месторождения в США, Канаде, Мадагаскаре, России, Казахстане и Норвегии, но в настоящее время они не разрабатываются. То же самое относится и к танталу: наиболее важными производственными площадками являются рудники в Конго, Руанде и Бразилии. Но известны крупные месторождения тантала и в других странах Южной Америки и Африки.

Китай уже много лет доминирует на рынке лантана, иттрия, церия и магнитных металлов неодима, диспрозия, тербия и празеодима. Эти металлы часто встречаются вместе в минералах, например в бастнезите. На рубеже тысячелетий на Китай приходилось более 80 процентов мирового производства полезных ископаемых, причем подавляющее большинство приходится на горнодобывающий район Баян-Обо во Внутренней Монголии на севере страны. Официальные объемы добычи государственными компаниями устанавливаются правительством. Однако, по мнению экспертов, от 25 до 50 процентов китайского производства приходится на нелегальные шахты, к которым власти относятся терпимо.

продвижение переходных металлов

В 2010 году Китай попытался воспользоваться своим монопольным положением и поднять цены на мировом рынке. В качестве международной реакции шахты в Калифорнии, Австралии, России, Индии, Вьетнаме, Таиланде и Малайзии снова были оборудованы, чтобы они могли взять на себя часть производства. Однако производство переходных металлов не очень популярно, потому что процессы переработки руд требуют большого количества серной и плавиковой кислоты, двух химических веществ, которые вместе с большим количеством токсичных хвостов карьера оказывают значительное влияние. на окружающую среду. Ущерб окружающей среде был настолько велик, что китайское правительство подверглось давлению и в 2010-х годах ввело более строгие экологические нормы. Китай также импортирует руды из США и Мьянмы, которые перерабатываются в стране.

Зависимость от Китая по редкоземельным элементам и начало переработки

За исключением производства электродвигателей, этот рынок почти полностью обходит Европу. Сюда в основном импортируется готовая продукция, а не металлы в качестве исходного сырья. Большую часть продукции Китай перерабатывает сам, важнейшие партнеры по экспорту — Япония, Южная Корея и США. В конце 2020 года ЕС составил план, как снизить зависимость от Китая по этим металлам, прекрасно понимая, что себестоимость производства в Европе будет значительно выше, чем в Китае. Европейский альянс сырьевых материалов (ERMA) предлагает производителям компонентов, использующих редкоземельные элементы, закупать часть сырья в Европе. Часть рудников может быть вновь открыта в Скандинавии (особенно в Финляндии и Гренландии), переработка должна проходить в Польше и Эстонии. Производство там должно быть менее загрязняющим окружающую среду, чем обычно во многих местах по всему миру.

Таким образом, можно было бы достичь степени самодостаточности в 20 процентов. Однако для этого необходимо начать переработку продуктов, содержащих редкоземельные элементы или металлы платиновой группы. Там есть патенты, но, по данным DERA, эти процессы переработки не будут экономически жизнеспособными до 2040 года. Проблема: Доля ценного сырья по отношению к общей массе очень мала. Исключения касаются производственных отходов и особо крупных деталей из сплавов или двигателей и магнитов. В настоящее время сырье, полученное со значительным экологическим ущербом, используется однократно, несмотря на его важность. Переработка, вероятно, единственный способ уменьшить зависимость Европы от импорта.

(мл)