Rzadkie wcale nie tak rzadkie. Ale pożądane

Przyspieszenie cyfrowe, szczególnie w okresie pandemii oraz trwająca wojna w Ukrainie, wpłynęły na globalny rynek pierwiastków ziem rzadkich. Bez nich rozwój technologiczny stanie pod znakiem zapytania.

fot. Pixabay

W ciągu ostatnich dwudziestu lat nastąpiła eksplozja zapotrzebowania na wiele przedmiotów wymagających metali ziem rzadkich. Popyt jest stymulowany rozwojem nowoczesnych technologii - przede wszystkim w urządzeniach elektronicznych, komputerach, urządzeniach mobilnych, motoryzacji, zdobnictwie, energetyce odnawialnej, czystych technologiach, lotnictwie, metalurgii, technice jądrowej, uzbrojeniu, satelitach i medycynie.

Ziemie rzadkie są stosowane do produkcji m.in. silnych magnesów, filtrów optycznych, wyświetlaczy ciekłokrystalicznych, laserów, luminoforów, proszków polerskich, nawozów sztucznych i barwników. Popyt wywołany czwartą rewolucją technologiczną, a także wojną w Ukrainie, dla graczy działających w tej branży oznacza bardzo optymistyczne widoki na przyszłość.

Zobacz również:

  • 5G - rozwój jeszcze przed nami, 6G - tuż tuż, za rogiem

Wielcy i mali gracze

Wbrew przyjętej nazwie metale ziem rzadkich występują dość powszechnie. Nazewnictwo zostało przyjęte ze względu na ich niskie stężenie w skorupie ziemskiej, co powoduje, że proces ich pozyskiwania jest złożony.

Szacuje się, że średnie stężenie pierwiastków ziem rzadkich w litosferze wynosi 150- 200 części na milion (ang. parts per milion, „ppm”) i jest wyższe niż miedzi i cynku, których stężenia wynoszą odpowiednio 55 ppm i 70 ppm. Zasoby lantanu są większe niż ołowiu czy srebra a lutet jest 200 razy bardziej powszechny w przyrodzie niż złoto.

Rzadkie wcale nie tak rzadkie. Ale pożądane

Źródło: US Geological Survey

Światowe zasoby pierwiastków ziem rzadkich są szacowane na 120 mln ton. Największe złoża wynoszące 44 mln ton cennych metali odkryto w Chinach. W pierwiastki ziem rzadkich są również zasobne takie kraje jak Wietnam, Brazylia i Rosja.

Również w Afganistanie znajdują się bogate złoża metali ziem rzadkich - oszacowane przez US Geological Survey na 1,1-1,4 mln ton. Zainteresowały się nimi Chiny. Wojska amerykańskie ewakuowały się a Talibowie potrzebują pieniędzy, więc eksploatacja cennych surowców może być prowadzona bez przeszkód.

W Polsce występują również minerały zawierające pierwiastki ziem rzadkich ale w niewielkich ilościach. Złoża odkryte ponad 70 lat temu w masywie Ełku i Suwałk znajdują się na dużych głębokościach 900-2500 m, ale ich wydobycie byłoby technicznie bardzo trudne i nieopłacalne. Na świecie złoża ziem rzadkich są zazwyczaj eksploatowane w kopalniach odkrywkowych. Pierwiastki ziem rzadkich odkryto również w piaskach plaż nadmorskich u ujścia Odry, w rejonie Słupska i na Półwyspie Helskim. Niewielkie ilości ziem rzadkich znajdują się w okolicy Szklarskiej Poręby, w Turowie i Lubelskim Zagłębiu Węglowym.

Wraz z rozwojem nowoczesnych technologii zwiększało się zapotrzebowanie na ziemie rzadkie. W tej sytuacji Stany Zjednoczone ponownie uruchomiły kopalnię w Mountain Pass a Australia w Mount Weld. Zmobilizowało to również inne kraje do rozpoczęcia lub zwiększenia produkcji.

Po przywróceniu eksportu przez Chiny i spadku cen kalifornijska kopalnia stanęła znów na progu bankructwa. Wojna handlowa między USA i Chinami za prezydentury Donalda Trumpa doprowadziła do wzrostu ryzyka limitowania eksportu metali ziem rzadkich do USA. Na to jednak Amerykanie nie mogli sobie pozwolić, ponieważ ich potrzeby szybko rosły ze względu na dynamiczny rozwój firm technologicznych, czego przykładem było uruchomienie produkcji samochodów elektrycznych marki Tesla. Nie mniej istotne były również potrzeby amerykańskiego przemysłu zbrojeniowego, który nie mógł być uzależniony od stojącego w opozycji mocarstwa. W 2018 roku zwiększono produkcję w kopalni Mountain Pass.

Udział Chin w światowym rynku pierwiastków ziem rzadkich z roku na rok zmniejszał się. Jednak Chiny dalej pozostają największym na świecie producentem materiałów ziem rzadkich oraz dominującym konsumentem. Według wstępnych szacunków w 2021 roku w Państwie Środka wyprodukowano 168 tys. ton metali ziem rzadkich, co stanowi 60% światowej produkcji. Natomiast w zajmujących drugą pozycję Stanach Zjednoczonych - 43 tys. ton. Różnica jest więc kolosalna. Należy dodać, że Chiny ostrzą sobie apetyty na złoża w innych krajach, czego przykładem jest Australia i Afganistan.

Łącznie trzy kraje znajdujące się na podium odpowiadają za produkcję 85 % Metali ziem rzadkich na świecie. Taka niezdywersyfikowana struktura rynku jest ryzykowna i szkodliwa dla wolnego rynku a jednocześnie może być podstawą do wywierania nacisków politycznych.

Stale rosnące zapotrzebowanie a także sytuacja na rynku powodują, że poszukuje się alternatywnych źródeł cennych pierwiastków. Znajdują się one nie tylko w złożach naturalnych ale również w elektrośmieciach, zużytych katalizatorach samochodowych, lotnych popiołach po spalaniu węgla kamiennego czy składowiskach poprodukcyjnych.

W Polsce warte uwagi są hałdy zlikwidowanych Zakładów Chemicznych „Wizów”, których ukryte zasoby pierwiastków ziem rzadkich oszacowano na 8,3 tys. ton. Również składowiska odpadów KGHM zawierają cenne pierwiastki.

Technologie kreują popyt

Do najważniejszych metali ziem rzadkich należy neodym. Posiada on właściwości paramagnetyczne, dzięki czemu jest wykorzystywany do wytwarzania silnych magnesów stałych. Typowy magnes NdFeB zawiera 30 proc. neodymu, 64 proc. żelaza, 2 proc. boru oraz prazeodym i dysproz. Magnesy neodymowe znajdują zastosowanie m.in. w silnikach elektrycznych, generatorach, dyskach komputerowych, odtwarzaczach DVD, lampach mikrofalowych, łożyskach beztarciowych, systemach chłodzenia magnetycznego, mikrofonach, głośnikach i systemach komunikacyjnych. Według stowarzyszenia WindEurope na 1 MW mocy wolnoobrotowej turbiny wiatrowej przypada 650 kg magnesów neodymowych.

Bez metali ziem rzadkich nie byłoby nowoczesnych smartfonów. Wyświetlacz komórki zawiera lantan, gadolin, prazeodym, europ, terb i dysproz. Składnikiem elementów mikrofonu i głośnika jest neodym, prazeodym i gadolin. Układ wibracyjny zawiera neodym, terb i dysproz.

Ziemie rzadkie mają szerokie zastosowanie w produkcji nowoczesnego sprzętu wojskowego. Według magazynu Defence24 elementy myśliwca F-35 zawierają 417 kg metali ziem rzadkich, co stanowi 3,5 proc. jego wagi. W urządzeniach podwodnego okrętu atomowego Virginia o wyporności 8.700 ton znajduje się 4.2 tony metali ziem rzadkich.

Metale ziem rzadkich są używane w technice medycznej - sprzęcie chirurgicznym, laserach medycznych, rozrusznikach serca, pompach insulinowych czy aparaturze do bezdechu sennego. Ponadto wykorzystywane są one w genetyce molekularnej, tomografii komputerowej, rezonansie magnetycznym, pozytonowej tomografii emisyjnej, badaniu rentgenowskim oraz izotopowym leczeniu przeciwnowotworowym.

Rzadkie wcale nie tak rzadkie. Ale pożądane

Źródło: US Geological Survey

Perspektywa ziem rzadkich

Rynek pierwiastków ziem rzadkich stoi w obliczu wielkich wyzwań podażowych w związku z rosnącym popytem dzięki szybko rozwijającym się sektorom nowoczesnych technologii. Oczekuje się, że globalne zapotrzebowanie na pierwiastki ziem rzadkich będzie dalej wzrastać.

Według raportu firmy analitycznej Research and Markets globalny rynek ziem rzadkich był wart blisko 5 miliardów dolarów w 2020 roku a w 2027 roku osiągnie poziom 11,9 mld dolarów, co oznacza dynamikę na poziomie 13,3% w skali roku. W latach 2018-2021 globalna produkcja metali ziem rzadkich uległa podwojeniu i osiągnęła poziom 280 tys. ton.

Casus belli?

Wojna na Ukrainie ma wpływ również na rynek metali ziem rzadkich w kilku aspektach. Uważa się, że Ukraina ma jedne z największych zasobów pierwiastków ziem rzadkich, jednak większość z nich jest niezagospodarowana. Pomimo znacznych zasobów ziem rzadkich znaczenie Rosji w ich produkcji jest marginalne i wynosi 1%. Wprawdzie zamierzano przeznaczyć 1,5 mld dolarów na zwiększenie produkcji aby dojść do czołówki światowej, jednak wojna te pokrzyżowała plany. Sankcje i trudności w dostępie do finansowania w Rosji mogą opóźnić lub zwiększyć koszty opracowywanych projektów ziem rzadkich. Rosja pozostanie zależna od Chin w zakresie produktów ziem rzadkich a zahamowanie rozwoju projektów oznacza, że rosyjska produkcja ziem rzadkich prawdopodobnie nie zostanie zwiększona w krótkim okresie. Zagraniczne dostawy broni dla armii ukraińskiej wywierają wpływ na popyt na metale ziem rzadkich, które mają szerokie zastosowanie w nowoczesnych technologiach militarnych.

Wywołany wojną kryzys energetyczny na świecie stanowi impuls dla wzrostu wykorzystania odnawialnych źródeł energii. Zwiększy się więc zapotrzebowanie na metale ziem rzadkich, w tym na magnesy neodymowe wykorzystywane w siłowniach wiatrowych.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200