Metale ziem rzadkich na wagę transformacji

Turbiny wiatrowe, silniki samochodów elektrycznych, systemy obrony przeciwrakietowej, komputery, tomografy komputerowe - do wyprodukowania wszystkich tych technologii niezbędne są właśnie te pierwiastki. Bez nich nie byłoby rewolucji cyfrowej, a i zielona rewolucja stałaby pod znakiem zapytania.

Chociaż większość z nas nigdy nie słyszała ich nazw, bez nich nie działałyby nasze smartfony ani komputery. To zaledwie kilkanaście pierwiastków: skand i itr oraz 15 lantanowców: lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb i lutet. Niektóre z nich rzeczywiście występują rzadko w skorupie ziemskiej, co stanowi potwierdzenie ich nazwy; inne są jednak dość powszechne. Dużym problemem jest to, że wszystkie występują w niskiej koncentracji. Stanowią zaledwie promil rynku produktów górnictwa, jednak ich znaczenie jest niewspółmiernie wielkie w stosunku do wydobycia. Dlaczego? Ze względu na wyjątkowe właściwości. Między innymi magnetyczne, katalityczne, a także nadprzewodnictwo.

Unikatowe zastosowania metali ziem rzadkich odkryto w drugiej połowie XX wieku i zaczęto je wykorzystywać w przemyśle zbrojeniowym, lotniczym i kosmicznym. Od tego czasu zaczęła się oszałamiająca kariera metali ziem rzadkich. Lista zastosowań jest naprawdę długa. Przykłady? Są niezbędne do wytwarzania pamięci komputerowych i części komputerów, monitorów i wielu innych urządzeń elektronicznych. 

W zwykłym smartfonie znajdziemy niemal wszystkie metale ziem rzadkich - poza radioaktywnym prometem. Wytwarza się z nich także bardzo lekkie stopy dla przemysłu rakietowego i lotnictwa. Z uwagi na właściwości magnetyczne są wykorzystywane do produkcji magnesów w silnikach elektrycznych, w technologiach militarnych (systemy naprowadzania, obrona przeciwrakietowa czy silniki samolotów odrzutowych). W rafineriach stosuje się je jako katalizatory zachodzących tam reakcji. Znajdziemy je w komponentach laserów i tomografów komputerowych, a nawet w prętach kontrolnych reaktorów jądrowych. Właściwie trudno o nowoczesną technologię, w której nie byłyby wykorzystywane.

Unikatowe właściwości metali ziem rzadkich pozwoliły na cyfryzację, a teraz te pierwiastki są niezbędne do przeprowadzenia zielonej rewolucji. Bez nich nie da się produkować elementów turbin wiatrowych, instalacji fotowoltaicznych czy silników samochodów elektrycznych. Na przykład turbina wiatrowa o mocy 3 MW zawiera m.in. 335 ton stali, 4,7 tony miedzi, 2 tony pierwiastków ziem rzadkich, a także cynk i molibden.

W latach 80. XX wieku metale ziem rzadkich wydobywano w kilku krajach, m.in. RPA, Indiach, w Afryce. USA były wówczas ich największym globalnym producentem, eksporterem i posiadały najbardziej zaawansowane techniki ich pozyskiwania. Sytuacja zmieniła się pod koniec wieku, kiedy największym graczem na rynku metali ziem rzadkich stały się Chiny.

Deng Xiaoping, inicjator rynkowych reform gospodarczych w Chinach i otwarcia Państwa Środka na zagraniczny kapitał powiedział w latach 90.: "Państwa Zatoki Perskiej mają ropę naftową, a Chiny - metale ziem rzadkich". Te słowa to kwintesencja polityki surowcowej Chin, które obecną pozycję lidera na globalnym rynku ziem rzadkich zawdzięczają przemyślanej, długofalowej strategii.

Technologie pozyskiwania metali ziem rzadkich są bardzo kosztowne, trudne i stanowią duże obciążenie dla środowiska. Początkowo Chiny dyktowały niskie ceny surowca, mogąc sobie na to pozwolić dzięki taniej sile roboczej i braku norm środowiskowych. Na przykład w niewielu innych krajach mógłby powstać zbiornik o powierzchni 10 km kw. na toksyczne odpady powstające przy pozyskiwaniu metali ziem rzadkich, taki jak w okręgu Baotou.

Stosując dumping cenowy, Chińczycy doprowadzili do wyeliminowania konkurentów (zakłady w Kalifornii zostały zamknięte w 2002 r.), stając się praktycznie światowym monopolistą na rynku metali rzadkich. Pozbywszy się konkurencji, Chińczycy zaczęli sprzedawać te strategiczne surowce po różnych cenach dla klientów krajowych i zagranicznych, stosując także kwoty eksportowe. Siłą rzeczy zachodnie i japońskie korporacje stanęły wobec dylematu: ograniczyć produkcję przy niewystarczającej ilości surowca albo przenieść produkcję do Chin.

Przenoszenie produkcji do Chin przez zagraniczne firmy stwarzało okazję do współpracy chińskich firm z zagranicznymi przedsiębiorstwami mającymi doświadczenie w technologiach związanych z metalami ziem rzadkich. W ten sposób Chińczycy pozyskiwali technologię za surowce. By zdobyć know-how, Chińczycy przeznaczali również ogromne kwoty na badania i rozwój, kształcili kadry, m.in. wysyłając swoich studentów do najlepszych zagranicznych ośrodków zajmujących się badaniami nad metalami rzadkimi. Kiedy wejście w posiadanie technologii takimi sposobami okazywało się niemożliwe, w sukurs szły tamtejsze służby. Tajna operacja mająca na celu przejęcie amerykańskiego producenta magnesów niezbędnych do produkcji precyzyjnych pocisków kierowanych i inteligentnych bomb mogłaby posłużyć za scenariusz filmu szpiegowskiego. Bez happy-endu dla Amerykanów.

Dziś Chiny są nie tylko największym dostawcą metali ziem rzadkich z ponad 90-procentowym udziałem w ich obrocie, ale także największym ich konsumentem. Chińczycy zdają się mówić: "Mamy metale ciężkie i nie zawahamy się ich użyć". Swoją pozycję monopolisty na globalnym rynku wykorzystali m.in. w 2010 r. podczas sporu terytorialnego o niezamieszkane wyspy z Japonią, wprowadzając embargo na wysyłanie metali ziem rzadkich do Kraju Kwitnącej Wiśni i znacznie ograniczając eksport tych surowców na cały świat. Rezultat? Wzrost cen tych surowców o kilkaset procent. Użycie metali ziem rzadkich jako narzędzia w wojnie handlowej z administracją prezydenta Donalda Trumpa sugerowała jeszcze stosunkowo niedawno chińska rządowa prasa, jednak do żadnych konkretnych posunięć nie doszło.

Analitycy przewidują, że zapotrzebowanie na metale ziem rzadkich do 2050 r. wzrośnie co najmniej kilkunastokrotnie. Nic dziwnego, że wzrastają również ceny. W 2020 r. tona neodymu (wykorzystywanego m.in. do magnesów stosowanych w turbinach wiatrowych i katalizatorów w rafineriach ropy naftowej) kosztowała pond 41 tys. dolarów. Według prognoz do roku 2025 trzeba będzie za nią zapłacić dwa razy więcej. Na niedawnej konferencji w Głównym Instytucie Górnictwa mówiono m.in. o wzroście cen metali ziem rzadkich w ostatnich dwóch latach: dysproz (zastosowanie: magnesy, żarówki energooszczędne, lasery) podrożał z 900 tys. zł do 3,5 mln zł za tonę, prazeodym (stopy, magnesy, barwienie szkieł) ze 160 tys. zł do 980 tys. zł za tonę, a terb (mikroelekronika, głośniki, barwienie szkła) z 2,8 mln zł do 16,9 mln zł za tonę.

Konkluzja? Wzrost ceny nowego smartfona to nie jedyny problem. Będziemy płacić coraz więcej za transformację energetyczną. Szansą na zminimalizowanie tych kosztów jest pojawienie się europejskiej strategii pozyskiwania tych surowców - nie tylko z kierunku chińskiego.

Dorota Bardzińska

Biznes INTERIA na Facebooku i jesteś na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami

Zobacz również: