![Основа технологий: почему редкоземельные металлы так ценны, важны и где используются](https://thumbor.my.ua/kyfohv1FWjZc2fgO1HcytMjOs90=/335x225/smart/filters:format(jpeg)/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F53%2Fde5f825b119b1d1637e310ebef773496.jpg)
Основа технологий: почему редкоземельные металлы так ценны, важны и где используются
Редкоземельные элементы — важный ресурс для государств, которые занимаются развитием высоких технологий, однако добыть их трудно и затратно. Но чтобы выиграть в hi-tech гонке, таким странам, как США приходится искать новые месторождения и новых партнеров.
Недавно президент США Дональд Трамп сообщил, что Штаты хотели бы получить от Украины редкоземельные металлы в обмен на помощь в войне против РФ. Данные ресурсы крайне важны для технологического сектора и, особенно, для производства электроники. Фокус выяснил, какие именно редкоземельные элементы (РЗЭ) делают возможным существование мобильной и бытовой техники, а также электроники военного класса.
В чем важность редкоземельных металлов
Редкоземельные элементы (РЗЭ) — это небольшое семейство металлов, которые играют важную роль в производстве множества современных устройств. Их уникальные магнитные, электрохимические и люминесцентные свойства дают возможность функционировать смартфонам, жестким дискам, электромобилям, различным системам обороны и видам "умного" оружия, системам чистой энергии и медицинскому оборудованию, пишет escatec.com.
В настоящее время большая часть производства РЗЭ сосредоточена всего в Китае, причем эта страна является крупнейшим производителем, так как на ее долю приходится около 38% мировых запасов. На долю Вьетнама и Бразилии — по 18,1%. Еще 10,4% остаются за РФ, 6% — за Индией, 3,5% — за Австралией и только 1,3% — за США. Как говорится в материале OilPrice: "ни одно другое государство не имеет более 1% запасов этих металлов".
По мере возникновения и развития новых технологий, спрос на редкоземельные металлы будет только расти. Исследование, проведенное в 2017 году Пекинским университетом науки и технологий, показало, что к 2030 году мировой спрос на РЗЭ может достичь 51,9 тыс. метрических тонн. В исследовании прогнозируется, что ресурсов для поддержания мирового производства РЗЭ нынешними темпами может хватить только на сто лет.
Более того, данные материалы становятся центром внимания в обостряющейся торговой войне между США и Китаем, сообщает earthsky.org. Так как спрос на редкоземельные элементы неуклонно растет с середины 20 века, и нет никаких реальных альтернативных, которые могли бы их заменить. Насколько бы ни были важны РЗЭ для современных технологий, и насколько бы ни было сложно их добывать и использовать, "санкционная битва" может поставить США в очень плохое положение, считают авторы.
Что такое редкоземельные элементы
Согласно данным Википедии, существует 17 редкоземельных элементов, 15 из которых входят в так называемый ряд лантаноидов, составляя атомные номера от 57 до 71 последовательно в периодической таблице.
Несколько РЗЭ и области их применения:
- Церий — самый распространенный из редкоземельных элементов, используется в магнитах, электродах и угольно-дуговом освещении, в качестве катализатора в каталитических преобразователях и для точной полировки стекла.
- Неодим — мягкий серебристый металл, используемый для создания сильных постоянных магнитов для компьютерных дисков, микрофонов и наушников, а также в производстве мощных инфракрасных лазеров.
- Диспрозий — один из самых сильномагнитных элементов, используемых в производстве электроники, компьютерных дисков, лазеров, коммерческого освещения и электротранспорта.
- Тербий — мягкий серебристый металл, используемый в качестве добавки в редкоземельные магниты, в некоторых электронных устройствах и в гидролокационных системах.
- Гольмий — редкоземельный элемент с мощными магнитными свойствами, используемый в микроволновом оборудовании и стержнях управления ядерной энергетикой.
- Лантан — высокореактивный редкоземельный элемент, используемый в производстве линз телескопов и инфракрасного поглощающего стекла.
- Скандий — используется в производстве популярных потребительских товаров, таких как телевизоры и энергосберегающие лампы.
- Иттрий — серебристый металл, который содержится в сверхпроводниках, лазерах и хирургических принадлежностях.
- Прометий — используется в кардиостимуляторах и управляемых ракетах.
- Самарий — используется в микроволновых устройствах и магнитах.
- Тулий — используется в лазерных установках.
- Кобальт — используется в суперсплавах, реактивных турбинах и аккумуляторных батареях.
- Литий — обычно используется в аккумуляторах.
- Тантал — используется в конденсаторах, резисторах и другом электронном оборудовании.
- Индий — часто используется в ЖК-экранах.
- Галлий — используется в интегральных схемах, светодиодах и полупроводниках.
- Селен — используется в фотоэлементах и выпрямителях.
- Цирконий — используется на атомных электростанциях.
Что делает редкоземельный элемент "редким"
Термин "редкий" на самом деле немного неточен, поскольку РЗЭ на самом деле существуют в изобилии. Даже самый редкий из РЗЭ (тулий) в 125 раз чаще встречается в земной коре, чем золото, а самый распространенный РЗЭ (церий) — в 15 000 раз.
Основное отличие, однако, заключается в том, что РЗЭ не встречаются в твердых скоплениях или пластах, — вместо этого они неравномерно распределены по земной коре, что делает их добычу гораздо более сложной, чем добыча других металлов. Редкоземельные элементы часто встречаются в магматических породах, называемых карбонатитами. Есть несколько регионов, в которых много редкоземельных элементов — и они в основном находятся в Китае, который производит их в количестве 130 000 метрических тонн. А в США, к примеру, есть территория, содержащая относительно большое количество редкоземельных элементов, но последний их источник, карьер Mountain Pass в Калифорнии, закрылся в 2015 году, пишет earthsky.org.
С химической точки зрения также сложнее отделить один РЗЭ от другого, чтобы получить чистое вещество. Короче говоря, РЗЭ дороги в производстве. Например, редкоземельный металл европий, который используется для создания компьютерных мониторов и плазменных телевизоров, продается по цене около 723 000 долларов за тонну, и цена неуклонно растет. В 2018 году стоимость оксида неодима с атомным номером 60 составила 107 000 долларов за метрическую тонну, а к 2025 году цена выросла до 150 000 долларов.
Какие РЗЭ есть в Украине
В Украине, согласно Википедии, расположены месторождения:
- лития,
- урана,
- титана,
- ванадия,
- циркония,
- ниобия,
- кадмия,
- тантала,
- галлия,
- церия,
- индия,
- селена,
- бериллия,
- иттрия,
- теллура,
- скандия,
- германия,
- гафния.
Всего месторождений насчитывается около 20 000, по словам политолога Олега Постернака, однако 70% находятся во временно оккупированных областях: Донецкой, Луганской, а также в Днепропетровской.
Утилизация и повторное использование РЗЭ
Спрос на РЗЭ растет, но они также являются ограниченным ресурсом, и в настоящее время нет жизнеспособных альтернативных методов их замены. Одним из возможных решений является их утилизация и повторное использование.
Rare Earth Industry Association (REIA) подсчитала, что в настоящее время перерабатывается менее 1% редкоземельных металлов в мире, а большинство их оказывается на свалке. Но ученые надеются изменить это. Например, консорциум Sustainable Recovery, Reprocessing and Reuse of Rare-Earth Magnets (SUSMAGPRO) получил финансирование в размере 12,98 млн фунтов стерлингов по программе ЕС Horizon 2020, из которых 4,35 млн фунтов стерлингов направлены на исследования Бирмингемским университетом, пишет resource.co. Ученые должны будут найти способ извлечения и повторного использования редкоземельных металлов из редкоземельных магнитов.
Редкоземельные магниты — мощные постоянные магниты, которые используются практически везде, где для создания движения используется электричество — от электромобилей и жестких дисков до множества обычных бытовых приборов. Исследователи из Бирмингемского университета уверены в разработке новой технологии, которая позволит производить около 20 тонн переработанных редкоземельных магнитов в год. И если все пойдет хорошо, ожидается, что новый метод значительно сократит количество РЗЭ, в настоящее время отправляемых на свалки, предложит более устойчивое решение растущих проблем добычи таких металлов и обеспечит более высокий уровень защиты цепочки поставок.