Nedostatek zdrojů: Vzácné zeminy

Je to 17 chemických prvků, bez nichž se neobejde většina moderních technologií, od tabletů až po přístroje na vyšetření magnetickou rezonancí. Od elektroaut po vojenskou techniku. Od solárních elektráren po kosmické družice. Jejich spotřeba prudce stoupá a hrozí, že se z nich brzy stanou nedostatkové suroviny.

Vzácné zeminy nebo také kovy vzácných zemin, jak se jim občas říká, tvoří sedmnáct kovů s podobnými chemickými vlastnostmi. Konkrétně mezi ně patří skandium, yttrium a celá patnáctičlenná skupina lanthanoidů, což jsou chemické prvky s protonovým číslem 57 až 71, v periodické tabulce prvků je tedy najdeme vedle sebe. Začínají lanthanem a končí luteciem.

Vitamíny chemické vědy

Díky struktuře svého elektronového obalu mají tyto prvky spoustu mimořádně užitečných předností. Někteří odborníci jim říkají „vitamíny chemické vědy“, protože díky nim všechno funguje lépe.

Máte-li v kapse iPhone, máte v kapse i osm vzácných zemin. V tomto chytrém telefonu je lanthan, cer, yttrium, europium, neodym, praseodym, terbium a gadolinium. Starají se o barvy na displeji, umožňují vibrování, najdete je v reproduktoru a baterii. V mobilech od jiných značek byste našli trošku odlišnou skladbu těchto prvků a dohromady se ve smartphonech využije hned 16 ze 17 vzácných zemin – kromě promethia, které je radioaktivní.   

Spotřeba těchto prvků prudce roste, a ještě strměji stoupá poptávka. A to začíná být problém. Pokud se něco nezmění, produkce vzácných zemin přestane potřebám globální ekonomiky brzy stačit.

Skvěle je to vidět třeba na příkladu technologií pro obnovitelné zdroje energie, které se bez těchto vzácných kovů neobejdou. Loni vyšla vědecká studie, sponzorovaná nizozemskou vládou, která ukázala, že pokud se mají v rámci boje proti globálnímu oteplování snížit emise skleníkových plynů alespoň tak, jak je nastavila Pařížská dohoda, bude do roku 2050 potřeba zdvanáctinásobit (!) produkci pěti vzácných zemin nezbytných pro výrobu fotovoltaických panelů a větrných turbín. Takový nárůst těžby není za stávající situace reálný. A to je řeč pouze o jedné malé výseči využití těchto kovů v rámci jednoho jediného rostoucího průmyslového segmentu. Když do celkové rovnice přidáme bouřlivý rozvoj vyspělých technologií ve všech oblastech průmyslu a zemědělství a fakt, že globální střední třída se má rozrůst z dnešní 1 miliardy na 3 miliardy lidí, je zřejmé, že výsledek bude záporný. Dnešní zdroje vzácných zemin nám nebudou stačit.

Vzácné zeminy jako superzbraň

Druhý velký problém rostoucí závislosti na vzácných zeminách spočívá v tom, že 95 % z nich pochází z Číny. Ta si dobře uvědomuje, jakou jí to dává moc a nebojí se ji využít. Nejvýrazněji to demonstrovala v roce 2010, kdy se dostala do diplomatické roztržky s Japonskem. Tehdy se ve vodách, o které vedou obě země spor, srazila čínská rybářská loď s hlídkovými čluny japonského námořnictva, jež čínskou loď i její posádku zadrželo. Stačilo, aby Čína Japonsku pohrozila embargem vzácných zemin, a Tokio velmi rychle kapitulovalo. Vedlejším efektem bylo, že se cena vzácných zemin na světových trzích dočasně zvedla na pětinásobek.

Přitom čínský monopol na tyto suroviny je relativně nová věc. Už od konce devatenáctého století se těžily vzácné zeminy v Indii a Brazílii, po druhé světové válce v Jižní Africe a od poloviny šedesátých let dlouho dominovaly produkci těchto kovů doly v americké Kalifornii. Jejich boom nastartovala masová poptávka po tehdejší úžasné technologické novince – barevné televizi. A do televizních obrazovek se přidávalo europium. Čína ovládla globální produkci v druhé půli devadesátých let. A dlužno říci, že jí tuto výsadu zbytek světa, alespoň zpočátku, ochotně přenechal. Důvod byl prostý: těžba vzácných zemin je ohromně náročná, drahá a představuje obrovskou ekologickou zátěž.

Vzácné zeminy ve skutečnosti nijak vzácné nejsou, například cer se na planetě vyskytuje ve stejném množství jako měď. Potíž je v tom, že se nikde nevyskytují v koncentrovaném množství, neexistuje žádná „lanthanová žíla“. Je třeba je složitě extrahovat z hornin, které jsou často jedovaté nebo radioaktivní. Znamená to tyto horniny rozemlít, třídit a pak opakovaně louhovat v kyselině, filtrovat a opět rozpouštět v kyselině. Celý proces sestává ze stovek takovýchto kroků a vedlejším produktem je spousta toxických a agresivních chemikálií. Nastavit celý proces tak, aby neničil životní prostředí a zdraví zaměstnanců je velmi drahé a náročné. Z toho si však v Číně nedělali těžkou hlavu – tamní vláda prohlásila těžbu vzácných zemin za strategickou prioritu a věci jako ekologie či zdraví obyvatelstva šly stranou.

Existuje řešení?

Zbytek světa si uvědomuje, jakou má Čína díky tomuto postavení moc. Zároveň je jasné, že ani čínské doly brzy nebudou světovým potřebám stačit. Řada zemí proto  chystá vlastní těžbu. Japonsko, které je po zkušenosti s čínským embargem aktivnější než ostatní, nedávno ohlásilo nález bohatých ložisek na mořském dně u ostrůvku Minami Torišima v severozápadním Pacifiku. Reagují i USA – od loňského roku se částečně obnovila těžba v dolech v kalifornském Mountain Pass, zavřených od roku 2002. Ovšem k soběstačnosti mají USA (o EU nemluvě) ještě daleko. Rozjezd těžby vzácných zemin vyžaduje obrovské vstupní náklady a většinou to trvá 10 až 20 let.

Mnohé high-tech firmy, od Apple až po Teslu, proto hledají inovace, jež by spotřebu těchto kovů při výrobě nějakým způsobem snížily. Nebo se je rovnou snaží nahradit jinými kovy. To ovšem často znamená jen přesunout surovinovou závislost na nějaký jiný vzácný prvek.

Řada odborníků proto vidí jediné účinné řešení v cirkulární ekonomice. Tedy v novém systému, který by pomocí inovativního designu a principů údržby, oprav a recyklace snížil množství vstupních surovin i odpadů na minimum. Systému, který by tvořil uzavřený kruh. K němu však máme ještě daleko – míra recyklace kriticky potřebných kovů je momentálně nižší než 1 procento a některé vzácné zeminy se nerecyklují vůbec.

Což je znepokojivá zpráva. Nebo je to skvělá zpráva. Pro kohokoli, kdo v tom najde obchodní příležitost.

Zdroj: Česká spořitelna, a.s.; https://www.csas.cz/cs/korporace/articles/nedostatek-zdroju-vzacne-zeminy