Когда речь заходит о современных технологиях, часто вспоминают о новаторских устройствах, быстрых сетях и продвинутых системах искусственного интеллекта.
Однако немногие задумываются о ценных скрытых элементах, которые делают все это возможным: редкоземельных металлах.
Эти минералы, необходимые для производства смартфонов, компьютеров, электромобилей и ветряных турбин, находятся в центре сложной сети добычи, торговли и как экологических, так и геополитических вызовов.
Что такое редкоземельные элементы?
Под редкоземельными элементами понимают группу из 17 химических элементов периодической таблицы, среди которых, например, лантан, неодим, церий и европий.
Хотя термин «редкие» может навести на мысль о их малом количестве, эти элементы не обязательно редки в земной коре.
Сложность заключается в их изоляции, поскольку они часто встречаются в смешанном состоянии с другими минералами и в очень низких концентрациях, что делает процесс их добычи и рафинирования сложным и дорогим.
Например, неодим является существенным компонентом для постоянных магнитов, используемых в моторах электромобилей и генераторах ветряных турбин.
Европий, в свою очередь, используется для производства ярких цветов на LED-экранах.
Каждый элемент обладает уникальными свойствами, делающими его критически важным в определенных отраслях, что является причиной растущего мирового спроса.
Где находятся редкоземельные элементы и как их добывают?
Редкоземельные элементы в основном находятся в месторождениях магматических и осадочных пород.
Основные известные месторождения расположены в Китае, Австралии, Бразилии, США и России, при этом Китай доминирует на мировом рынке, производя более 60% от общего объема.
Добыча происходит в две стадии: извлечение сырой руды из недр и последующее химическое разделение желаемых элементов.
Однако этот процесс имеет серьезные экологические последствия.
Отходы добычи могут содержать токсичные и радиоактивные вещества, такие как торий, загрязняющие почву и воду.
Месторождение Баян-Обо во Внутренней Монголии (Китай) является ярким примером: несмотря на то, что оно одно из главных мировых источников редкоземельных элементов, экологическое воздействие в регионе разрушительно, с селениями вокруг, страдающими от высокого уровня загрязнения.
Применение редкоземельных элементов в современных технологиях
Редкоземельные элементы повсеместно используются в электронных устройствах и зеленых технологиях. Вот некоторые примеры:
- Смартфоны и ноутбуки: элементы, такие как лантан и церий, используются для линз камер и для полировки дисплеев.
- Электромобили: моторы электромобилей содержат магниты на основе неодима, которые повышают энергоэффективность.
- Ветряные турбины: подобные магниты критичны для работы генераторов нового поколения ветряных турбин.
- Освещение и дисплеи: европий и тербий используются для создания красного и зеленого цветов в LED-экранах и флуоресцентных лампах.
Без этих элементов многие современные технологические достижения были бы невозможны.
Однако такая зависимость вызывает вопросы об альтернативах и устойчивости производственной цепочки.
Экологические последствия добычи редкоземельных элементов
Одной из основных проблем, связанных с редкоземельными элементами, является экологическое воздействие их жизненного цикла.
Действительно, их добыча и обработка требуют использования больших объемов воды и химических продуктов, что приводит к образованию токсичных отходов.
Кроме того, выбросы парниковых газов, возникающие в результате промышленного процесса, способствуют изменению климата.
Согласно отчету Геологической службы США (USGS), добыча одной тонны редкоземельных элементов генерирует около 2000 тонн горных отходов.
Это подчеркивает необходимость поиска более устойчивых методов управления этими ресурсами.
Положительный пример исходит от Европейского союза, который инвестирует в технологии переработки для восстановления редкоземельных элементов из устаревших электронных устройств.
Проект REE4EU, например, направлен на разработку инновационных методов восстановления этих элементов из промышленных отходов и изделий, достигших конца своего срока службы.
Геополитика редкоземельных элементов: стратегический ресурс
Китай является доминирующей страной в производстве редкоземельных элементов.
Чтобы снизить зависимость от Китая и предотвратить использование этих ресурсов в качестве геополитического рычага, другие страны стремятся развивать собственные добывающие возможности.
Соединенные Штаты, например, возобновили работу таких шахт, как Mountain Pass в Калифорнии, в то время как Австралия и Канада исследуют новые месторождения.
Однако конкуренция за эти ресурсы может спровоцировать международные напряженности, особенно в контексте растущего глобального спроса.
Еще одним критическим фактором является контроль за цепочками поставок.
Переработка редкоземельных элементов почти исключительно происходит в Китае, что затрудняет для других стран обеспечение независимости в производственном процессе.
К более устойчивому будущему
Для решения проблем, связанных с редкоземельными элементами, необходимы совместные усилия на глобальном уровне.
Среди возможных решений выделяются:
- Переработка и восстановление: увеличение извлечения редкоземельных элементов из использованных электронных устройств может снизить зависимость от первичной добычи.
- Технологические альтернативы: разработка заменяющих материалов с аналогичными свойствами может уменьшить спрос на редкоземельные элементы. Например, некоторые исследователи работают над созданием магнитов без неодима для электромобилей.
- Экологическое регулирование: введение более строгих стандартов для добычи и переработки редкоземельных элементов может снизить экологическое воздействие.
Таким образом, редкоземельные элементы представляют собой скрытую сторону современных технологий; необходимые элементы, но сопряженные с экологическими, экономическими и геополитическими сложностями.
Решение проблем, связанных с их добычей и использованием, требует целостного подхода, сочетающего инновации, устойчивость и международное сотрудничество.
Только так можно гарантировать, что технологический прогресс не будет происходить за счет планеты и будущих поколений.