Pierwiastki ziem rzadkich (REE) to grupa 17 pierwiastków, które mają kluczowe znaczenie w zaawansowanych technologiach. Ich wykorzystanie ciągle rośnie w związku z transformacją energetyczną oraz rozwojem odnawialnych źródeł energii. Kto posiada najcenniejsze złoża?
Z infografiki przygotowanej przez Elements Visual Capitalist, na podstawie danych Amerykańskiego Towarzystwa Geologicznego (USGS) wynika, że największe zasoby REE posiadają Chiny, Wietnam, Indie, Brazylia i Rosja. O ich wartości świadczy fakt, że np. wytworzenie jednego megawata energii wiatrowej wymaga 171 kg pierwiastków ziem rzadkich, produkcja myśliwca F-35 – około 427 kg, a atomowego okrętu podwodnego klasy Virginia prawie 4,2 tony. Są wykorzystywane do produkcji hybrydowych i elektrycznych samochodów, generatorów w turbinach wiatrowych, dysków twardych, elektroniki i telefonów komórkowych.
Cenne lantanowce
REE, zwane także metalami ziem rzadkich lub tlenkami metali ziem rzadkich lub lantanowcami, to zestaw 17 srebrzystobiałych miękkich metali ciężkich. Zaliczamy do nich: lantan (La), cer (Ce), prazeodym (Pr), neodym (Nd), promet (Pm), samar (Sm), europ (Eu), gadolin (Gd), terb (Tb) ), dysproz (Dy), holm (Ho), erb (Er), tul (Tm), iterb (Yb), lutet (Lu), skand (Sc) i itr (Y). Skand i itr nie należą do rodziny lantanowców, ale użytkownicy końcowi uwzględniają je, ponieważ występują w tych samych złożach minerałów co lantanowce i mają podobne właściwości chemiczne.
Określenie „ziemi rzadkie” jest mylące, ponieważ w skorupie ziemskiej metale ziem rzadkich występują w dużych ilościach ale nie w skoncentrowanych złożach, lecz raczej wśród innych pierwiastków.
Pierwiastki ziem rzadkich, jak działają?
Większość pierwiastków ziem rzadkich znajduje zastosowanie jako katalizatory i magnesy w technologiach tradycyjnych i niskoemisyjnych. Inne ważne zastosowania obejmują produkcję specjalnych stopów metali, szkła i wysokowydajnej elektroniki.
Stopy neodymu (Nd) i samaru (Sm) można wykorzystać do produkcji silnych magnesów wytrzymujących wysokie temperatury, co czyni je idealnymi do szerokiej gamy zastosowań w elektronice o krytycznym znaczeniu i zastosowaniach obronnych.
Wykorzystanie pierwiastków ziem rzadkich w 2019 r
> Magnesy trwałe 38%
>Katalizatory 23%
>Proszek do poler. szkła i dodatki 13%
>Metalurgia i stopy 8%
>Stopy baterii 9%
>Ceramika, Pigmenty i Glazury 5%
>Fosfory 3%
>Inne 4%
Najsilniejszym znanym magnesem jest stop neodymu z żelazem i borem. Dodanie innych REE, takich jak dysproz i prazeodym, może zmienić wydajność i właściwości magnesów.
Globalne rezerwy minerałów ziem rzadkich
Chiny znajdują się na szczycie listy pod względem produkcji kopalń i rezerw pierwiastków ziem rzadkich, dysponując 44 milionami ton rezerw i 140 000 ton rocznej produkcji kopalnianej.
Podczas gdy Wietnam i Brazylia posiadają drugie i trzecie miejsce pod względem zasobów metali ziem rzadkich, wynoszące odpowiednio 22 miliony ton i 21 milionów ton, ich produkcja wydobywcza należy do najniższych ze wszystkich krajów i wynosi zaledwie 1000 ton rocznie w każdym z nich.
Produkcja i światowe rezerwy REE
Chociaż Stany Zjednoczone posiadają rezerwy wynoszące 1,5 miliona ton, są w dużej mierze uzależnione od importu rafinowanych pierwiastków ziem rzadkich z Chin.
W publikacji wykorzystano materiały Nicholasa LePana.
Oprac. D.J.
