Koji metali pokreću svijet i zašto su postali geopolitičko oružje?

Rijetki zemni elementi, ključni metali za industrije poput automobilske, obrambene, zelene tehnologije i medicine, sve su više u fokusu svjetske ekonomije.

Proljetno zaoštravanje trgovinskog rata između SAD-a i Kine, u kojem je Peking na visoke američke carine odgovorio uvođenjem izvoznih ograničenja za niz rijetkih zemnih elemenata i magneta, pretvorilo ih je u pitanje nacionalne sigurnosti za mnoge države. Taj potez otkrio je koliko je svjetsko gospodarstvo zapravo ovisno o tim mineralima – i o Kini.

Na njihovu prepoznatljivost (i važnost) dodatno je utjecao američki predsjednik Donald Trump, koji je ove godine podigao dosta prašine nizom dogovora vezanih uz rijetke zemne elemente i kritične minerale. Najviše se istaknuo sporazum s Ukrajinom kojim SAD dobiva pristup njezinim prirodnim resursima, ali pozornost su privukli i dogovori s DR Kongom i Ruandom o rudarstvu minerala te neuobičajena ponuda ruskog predsjednika Vladimira Putina o zajedničkom istraživanju nalazišta rijetkih zemnih elemenata sa SAD-om.

No, dinamika oko rijetkih zemnih elemenata ne tiče se samo dviju najvećih svjetskih ekonomija. U posljednje se vrijeme i Europska unija aktivno uključila u ovu priču. Europsko vijeće u ožujku 2024. usvojilo je Europski akt o kritičnim sirovinama, budući da se u idućim godinama očekuje eksponencijalan rast potražnje za elementima rijetkih zemalja.

Kako navode na stranicama Vijeća, te su sirovine od iznimnog gospodarskog značaja za EU jer postoji visok rizik od poremećaja u opskrbi, s obzirom na njihovu koncentraciju u nekoliko zemalja i nedostatak kvalitetnih i cjenovno prihvatljivih zamjena.

Što su zapravo rijetki zemni elementi, jesu li doista rijetki, u kojim se industrijama koriste i kako oblikuju današnje globalno gospodarstvo?

Bloomberg

Što su rijetki zemni elementi?

Rijetki zemni elementi skupina su od 17 elemenata, među kojima je 15 srebrnobijelih metala poznatih kao lantanidi, uz skandij i itrij. Smješteni su pri dnu periodnog sustava i međusobno su vrlo slični po kemijskim svojstvima.

Unatoč nazivu, većina tih elemenata u prirodi se nalazi u prilično velikim količinama, no njihovo je izdvajanje iz rude vrlo složeno. Proces se odnosi na razdvajanje prirodnih smjesa rijetkih zemnih elemenata na pojedine komponente, što je zahtjevno zbog njihovih gotovo identičnih fizikalno-kemijskih svojstava.

Rijetki zemni elementi prvi su put otkriveni 1787. godine kao sastavni dijelovi određenih minerala. Naziv "rijetki" odnosi se na rijetkost tih minerala u prirodi, dok "zemni" potječe od starog naziva za okside - kemijski oblik u kojem se ti elementi javljaju u mineralima. Iako su mnogi od njih zapravo prilično rasprostranjeni, naziv je ostao jer ih je vrlo teško pronaći u čistom obliku: obično su pomiješani jedni s drugima ili s drugim mineralima, a njihova je ekstrakcija i opasna te štetna za okoliš.

Kako objašnjava Gorazd Žibret s Geološkog zavoda Slovenije, rijetki zemni elementi u Zemljinoj kori nisu doista rijetki, češći su od zlata, ali su dobili to ime jer se rijetko pojavljuju u koncentracijama koje su ekonomski isplative za eksploataciju.

Važno ih je razlikovati od kritičnih minerala (o kojima više u nastavku), koji su materijali od strateškog ili gospodarskog značaja, a svaka ih država definira prema vlastitim kriterijima.

Za što se koriste rijetki zemni elementi?

Rijetki zemni elementi imaju ključnu ulogu u brojnim industrijama koje pokreću svjetsko gospodarstvo. Koriste se u proizvodnji potrošačke elektronike, primjerice televizora i pametnih uređaja, zatim u zrakoplovnim motorima, električnim vozilima, medicinskoj opremi te u naftnoj industriji i obrambenom sektoru.

Njihova primjena u električnim vozilima, vjetroturbinama i drugim tehnologijama s niskim emisijama čini ih jednim od temelja globalne zelene tranzicije.

Zbog svojih kemijskih svojstava mnogi od tih elemenata otporni su na visoke temperature, što ih čini idealnima za proizvodnju visokokvalitetnih magneta. U nekim se slučajevima ti elementi nazivaju i "magnetnima" jer su magneti izrađeni od rijetkih zemnih metala znatno snažniji i vredniji od ostalih - osobito u proizvodnji električnih vozila.

Evo nekoliko primjera kako se pojedini rijetki zemni elementi koriste u praksi:

Neodim se upotrebljava za izradu snažnih magneta koji se nalaze u zvučnicima i tvrdim diskovima računala, čime omogućuju manju veličinu i veću učinkovitost uređaja. Magneti koji sadrže neodim koriste se i u zelenim tehnologijama, primjerice u proizvodnji vjetroturbina i hibridnih automobila.

Lantan se koristi u lećama fotoaparata i teleskopa, a spojevi koji ga sadrže često se primjenjuju u grijačima na ugljik te u procesima prerade sirove nafte.

Cerij se najčešće upotrebljava u automobilskim katalizatorima, gdje omogućuje rad pri visokim temperaturama i ima ključnu ulogu u kemijskim reakcijama koje pročišćavaju ispušne plinove. Važan je i u naftnoj industriji.

Prazeodim se koristi u izradi metala za avionske motore te u posebnim vrstama stakla koje se upotrebljava za vizire i zaštitne naočale varilaca i staklara.

Gadolinij se koristi u rendgenskim uređajima, MRI skenerima i zaslonima televizora.

"Sve što možete uključiti ili isključiti vjerojatno sadrži rijetke zemne elemente", pojasnio je za britanski BBC Thomas Kruemmer, direktor tvrtke Ginger International Trade and Investment.

Kineski monopol

Kina danas kontrolira oko 60 posto svjetske rudarske proizvodnje i čak 90 posto prerade rijetkih zemnih elemenata i magneta - procesa kojim se ti elementi odvajaju od drugih minerala. Osim toga, kineske vlasti određuju kvote za vađenje, topljenje i preradu tih metala.

Ovakvu je dominaciju Kina postigla zahvaljujući desetljećima strateških državnih politika i ulaganja u to područje, ali i spremnosti da preuzme ekološke rizike povezane s rudarenjem i obradom ovih izrazito onečišćujućih elemenata.

Peking je svoj monopol demonstrirao u travnju ove godine, kada je, kao odgovor na visoke američke carine, uveo izvozne kontrole. Ograničio je izvoz sedam rijetkih zemnih elemenata - većinom tzv. teških rijetkih metala - koji su od ključne važnosti za obrambenu industriju. Teški rijetki elementi vredniji su od lakih jer su rjeđi i složeniji za obradu.

Opasan i ekološki štetan utjecaj vađenja rijetkih zemnih elemenata

Postoje dvije glavne metode za vađenje rijetkih zemnih elemenata, a obje imaju ozbiljne posljedice za okoliš. Prva uključuje uklanjanje gornjeg sloja tla i stvaranje bazena s procjednim vodama, u koje se dodaju kemikalije kako bi se iz iskopanog tla odvojili metali. Taj proces kemijske erozije često se koristi jer kemikalije otapaju rijetke zemne elemente, omogućujući njihovu koncentraciju i kasnije pročišćavanje. No, bazeni prepuni otrovnih tvari mogu prodrijeti u podzemne vode i zagađivati vodne rezervoare.

Druga metoda također nije ekološki prihvatljiva. Uključuje bušenje rupa u tlu pomoću PVC i gumenih cijevi kroz koje se u zemlju pumpaju kemikalije. I taj postupak stvara bazene s procjednim vodama te uzrokuje slične ekološke probleme.

Obje metode rezultiraju stvaranjem velike količine otrovnog otpada - za svaku tonu proizvedenih rijetkih zemnih elemenata ostaje ogromna količina otpadnih voda, plinova i radioaktivnog otpada. Prema procjenama Sveučilišta Harvard, na svaku proizvedenu tonu rijetkih zemnih metala otpada oko dvije tisuće tona toksičnog otpada.

Sva nalazišta rijetkih zemnih elemenata sadrže i određene količine radioaktivnih tvari, što je razlog zbog kojeg se mnoge zemlje, uključujući članice Europske unije, nerado odlučuju na njihovu eksploataciju. Razvoj ovog sektora stoga se suočava s brojnim regulatornim preprekama povezanima sa zaštitom zdravlja i okoliša. Iako se, prema pisanju Reutersa, razvijaju ekološki prihvatljivije tehnologije za vađenje, one se još uvijek ne koriste u širokoj primjeni.

Europa zaostaje

Europa ne zaostaje samo u razvoju naprednih tehnologija, nego i u rudarenju te samodostatnosti kada je riječ o rijetkim zemnim elementima. Kako je već spomenuto, ekološki štetne prakse otežavaju razvoj europske proizvodnje, a trenutno čak 98 posto potreba za rijetkim zemnim elementima Europska unija podmiruje uvozom iz Kine.

No, određeni napredak zabilježen je početkom 2023. godine, kada je švedska državna rudarska tvrtka LKAB objavila otkriće najvećeg europskog nalazišta rijetkih zemnih elemenata u blizini grada Kirune, na krajnjem sjeveru zemlje. Ležište, smješteno uz postojeći rudnik željezne rude, sadrži više od milijun tona kritičnih i strateški važnih sirovina, navode iz LKAB-a. Ovo otkriće predstavlja važan korak prema smanjenju europske ovisnosti o kineskom uvozu.

Razvoj tog ležišta, prema podacima LKAB-a, trajat će najmanje deset do petnaest godina. Geopolitički stručnjak Vlatko Cvrtila iz zagrebačkog Vern centra ranije je za Bloomberg Adriju izjavio kako će "vjerojatno proći i do deset godina od otkrića do početka iskopavanja rude, budući da Švedska ima vrlo stroge zakone o zaštiti okoliša, što znači da će za dobivanje svih potrebnih dozvola zasigurno trebati vremena".

Iste je godine Europska unija sastavila popis od 34 kritične sirovine, među kojima nisu uključeni rijetki zemni elementi. Prema prvim procjenama, nalazišta rijetkih zemnih elemenata u Sloveniji – ponajviše u blizini Pohorja i Kozjaka – nisu dovoljno bogata da bi njihova eksploatacija bila gospodarski isplativa. Međutim, određeni su minerali u zemljištu prepoznati kao potencijalno vrijedne kritične sirovine, izvijestila je RTV Slovenija.

Bloomberg

Razlika između kritičnih minerala i rijetkih zemnih elemenata

Rijetki zemni elementi mogu se smatrati podskupinom kritičnih minerala i materijala. Kao što je već spomenuto, pojam "kritični materijali" prilično je širok i ne postoji jedinstvena definicija – odnosi se na sirovine od strateške ili ekonomske važnosti, koje svaka zemlja definira prema vlastitim prioritetima.

Iako se svi rijetki zemni elementi ubrajaju među kritične minerale, vrijedi obrnuto: nisu svi kritični minerali rijetki zemni elementi. Ključna razlika između njih leži u ekonomskoj važnosti i izazovima povezanima s njihovim dobivanjem.

Kritične sirovine neophodne su za razvoj tehnologija koje omogućuju zelenu tranziciju, digitalizaciju, svemirski sektor i obrambene sustave. Njihova je važnost u tome što su istodobno gospodarski ključne i osjetljive na poremećaje u lancima opskrbe.

Na europskoj listi trenutno se nalazi 34 kritične sirovine, a unutar nje je izdvojena i skupina od 16 takozvanih strateških sirovina, koje imaju još veći prioritet. Dva metala s te liste, bakar i nikal, nisu klasificirana kao kritična, nego samo kao strateška. Iako im je globalna proizvodnja dovoljno raznolika da ne postoji velik rizik od poremećaja u opskrbi, smatraju se ključnima za elektrifikaciju te stoga imaju strateški status.

Primjena kritičnih sirovina

Određene kritične sirovine imaju ključnu ulogu u suvremenim tehnologijama. Primjerice, volfram se koristi u tehnologiji vibracijskih motora za mobilne telefone, litij, kobalt i nikal neizostavni su u proizvodnji električnih vozila, bor se primjenjuje u vjetroturbinama, silicij metal u poluvodičima, dok se magnezij i skandij koriste u zrakoplovnoj industriji.

Litij, nikal, kobalt, mangan i grafit - materijali koji se najčešće svrstavaju među kritične - ključni su za performanse baterija, dok su rijetki zemni metali nužni za izradu trajnih magneta koji pokreću vjetroturbine i motore električnih vozila. Elektroenergetske mreže, pak, zahtijevaju goleme količine aluminija i bakra – metala koji čine temelj svih tehnologija povezanih s električnom energijom.