"Ekologiczne złoto" odkryte w Szwecji. Zielony monopol Chin wreszcie runie?

REE (rare earth elements), czyli pierwiastki ziem rzadkich coraz częściej pojawiają się w ekonomicznej dyskusji świata. Ta grupa 17 pierwiastków chemicznych jest kluczowym surowcem dla przyszłego rozwoju technologii energetycznych i elektronicznych.

Pierwiastki ziem rzadkich (REE), nazywane inaczej metalami ziem rzadkich, stanowią nazwę zwyczajową grupy pierwiastków chemicznych, w skład której wchodzi 17 niezbyt powszechnie znanych metali wykorzystywanych w przemyśle. Występujący w nich np. lantan, promet lub europ nie są tak szeroko i powszechnie stosowane jak np. miedź lub cynk. Ale to właśnie bez nich wiele gałęzi gospodarki świata nie mogło by istnieć.

Dzięki podobnym właściwościom chemicznym znalazły zastosowanie w lotnictwie i w kosmonautyce (skand), w energetyce jądrowej (samar), w produkcji światłowodów i płyt ogniw słonecznych (iterb), jak również w przemyśle optycznym (erb, dysproz, terb oraz gadolin). Jednak dopiero kilka minionych lat pokazało, że bez tych pierwiastków niemożliwy będzie dalszy rozwój przemysłu zbrojeniowego (w tym satelitarnego) oraz tworzenie nowych rozwiązań służących przemysłowi energetycznemu.

Bez stałych i niezakłóconych dostaw lantanu, ceru, itru oraz neodymu niemożliwa będzie produkcja baterii, silników elektrycznych i turbin wiatrowych nowej generacji. Wszystkie pierwiastki ziem rzadkich zaliczane są do pierwiastków litofilnych, czyli skałolubnych. Aż 98 proc. zasobów REE znajduje się w formie mineralnej w skorupie ziemskiej. Praktycznie nie występują w czystej postaci.

Najczęściej towarzyszą wydobyciu rud miedzi i rud żelaza oraz wydobyciu węgla kamiennego. Rzadko spotykane są samonośne pokłady tych pierwiastków. Nigdy nie występują pojedynczo, dlatego oddzielenie ich w procesie przetwórstwa górniczego jest wysoko energochłonne i wysokoemisyjne.

REE stanowią prawie 15 proc. wszystkich pierwiastków występujących w naturze. Jeden z najczęściej występujących pierwiastków ziem rzadkich, cer, znajduje się na dwudziestym piątym miejscu najczęściej występujących pierwiastków na Ziemi. Możliwe ilości do pozyskania są różne. Zasobność lantanu czy minerałów zawierające skand w skali świata szacowane są w setki milionów ton. Natomiast promet, ze względu na swoją niestabilność izotopową występuje jedynie w ilości 600 gram w całej masie naszej planety! Chcąc rozwijać niskoemisyjne metody pozyskiwania i magazynowania energii, nie obędziemy się bez konieczności pozyskania REE z środowiska. Niestety stopień odzyskiwania tych cennych pierwiastków w procesie recyklingu jest krytycznie niski i wynosi około 1 proc. w skali świata.

Według United States Geological Survey w 2022 r. największe złoża metali ziem rzadkich leżały na obszarze Chin, a ich udział w skali świata wynosił 37,9 proc. Prawie 19 proc. przypada na Wietnam, 18,1 proc. znajduje się w Brazylii, a 10,3 proc. leży na terytorium Rosji. Pozostałe 14,8 proc. zasobów znajduje się w: Indiach, Uzbekistanie, Kirgistanie, Kanadzie, USA, Australii i na obszarach Afryki Południowej.

Przed pandemią COVID-19 Chiny odpowiadały za 62,8 proc. światowego wydobycia pierwiastków ziem rzadkich i niemal w 90 proc. odpowiadały za ich przetworzenie. W 2022 r. zanotowano nieznaczny spadek całkowitej produkcji metali ziem rzadkich w przypadku Chin. Wskaźnik ten oscylował jednak nadal na poziomie 60 proc. Na drugim miejscu znalazły się USA z 16 proc., następnie Republika Związku Mjanmy z wynikiem 9 proc. oraz Australia z 8 proc.

Utrzymujący się chiński status lidera w pozyskaniu i rafinacji metali ziem rzadkich stanowi duże zagrożenie w przeprowadzenie niezbędnej transformacji poza Azją. Kluczowa dostępność REE dla Europy może zostać ograniczona lub wstrzymana przez rząd w Pekinie i zastąpiona ofertą gotowego produktu, jak np. gotowych baterii, akumulatorów, a nawet pojazdów elektrycznych. Dodatkowo, skupienie w rękach Chińczyków rynku najrzadszych metali wykorzystywanych w przemyśle wojskowym (niezbędnych między innymi do produkcji systemów namierzania montowanych w dronach oraz naziemnych pojazdach bezzałogowych) oraz w kosmonautyce (systemy namierzania satelitarnego) stwarza niebezpieczeństwo wykreowania azjatyckiego, światowego lidera sił zbrojnych i przywództwo armii chińskiej w wyścigu zbrojeń.

Podejmowanie prób uniezależnienia Europy od chińskich dostaw metali ziem rzadkich ma nie tylko znaczenie gospodarcze i zapewniające swobodną transformację energetyczną. To również podkreślenie istotności autonomii i odrębności militarnej. Europejski zwrot ku nowej polityce surowcowej metali rzadkich, znalazł odzwierciedlenie w nowej i zaktualizowanej liście surowców strategicznych i krytycznych dla Unii Europejskiej. Znalazły się na niej wszystkie pierwiastki ziem rzadkich. Warto również dodać, że bez zmiany polityki gospodarczej i bez poszukiwania złóż tych cennych metali w Europie, jako Wspólnota, nie będziemy w stanie osiągnąć zakładanych poziomów zmniejszenia emisyjności do 2030 i 2050 r.

12 stycznia tego roku, firma wydobywcza Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag (LKAB) z siedzibą w szwedzkim mieście Luleå, wydała oświadczenie o odkryciu największych w Europie złóż metali ziem rzadkich i leżących na terytorium Szwecji. Surowce skalne bogate w tego rodzaju pierwiastki zlokalizowane są na obszarze położonej na północy Kirunie, w rejonie o nazwie Per Geijer.

Złoże pierwiastków ziem rzadkich odkryto dwa lata wcześniej, jednak dopiero teraz, po oszacowaniu jego wielkości, zdecydowano się upublicznić tę wiadomość. Złoże bogate w cer, lantan i neodym szacowane jest na około milion ton urobku skalnego zasobnego w tego rodzaju pierwiastki chemiczne. Ponadto w tym samym miejscu odkryto zasobne źródła rudy żelaza oraz fosforu, co pozwoli na kontynuację prac wydobycia istniejącej już w tamtym rejonie największej kopalni rudy żelaza zlokalizowanej na terenie Unii Europejskiej.

Po przeprowadzeniu badań geologicznych, według władz Luossavaara-Kiirunavaara Aktiebolag, pozyskana ilość metali rzadkich pozwoliłaby Europie na uniezależnienie się od Chin i spokojne przeprowadzenie koniecznej transformacji energetycznej w obecnych czasach zmian klimatu.

Jednak droga do rozpoczęcia eksploatacji złoża nie jest prosta i nie nastąpi to w ciągu nadchodzących kilku latach. Przed początkiem wydobycia należy oszacować rozmiar szkód środowiskowych, który będzie towarzyszył eksploatacji złoża. Ponadto obszar planowanego wydobycia jest własnością hodowców reniferów i bez obustronnego porozumienia nie będzie można rozpocząć prac wykopaliskowych.

Oszacowano, że za około 10-15 lat mogą ruszyć pierwsze prace górnicze. Dodatkowo okres rozpoczęcia eksploatacji będzie uzależniony od światowych cen metali rzadkich i to tak naprawdę to ten czynnik wyznaczy początek pozyskiwania surowców. Uruchomienie tego rodzaju kopalni musi być wolne od ryzyka strat ekonomicznych i musi być zaplanowane na realne generowanie zysków.

Na terenie naszego kraju brak jest złóż metali rzadkich. Jednak w obecnych czasach, perspektywą pozyskania tego rodzaju surowców jest zwrócenie uwagi na hałdy pogórnicze, które mogą zawierać pewną ilość metali rzadkich. Na obszarze polski mamy około 1300 hałd stanowiących pozostałość po eksploatacji złóż rud metali i po wydobyciu węgla kamiennego.

Wstępne analizy wykazały, że odkład pogórniczy zawiera niewielkie ilości REE, który do tej pory nie był ekstrahowany z urobku skalnego. Nie wzbudzał on również zainteresowania ze względu na brak dostępności opłacalnych technologii, mogących pozyskiwać metale rzadkie z tak trudnego materiału.

Obiecujące wydają się badania uczonych z University of the Witwatersrand w Johanesburgu, którzy badając odpady pokopalniane z zagłębienia węglowego dowiedli, że tego rodzaju surowiec po eksploatacji może zawierać około 225 ppm metali rzadkich. Trudno jednoznacznie i bezkrytycznie wyniki uzyskane w RPA przekładać na warunki polskie. Stanowi to jednak pewną szansę, którą należy przeanalizować i wykorzystać w trakcie trwającego właśnie wyścigu pozyskiwania REE.