Kai kalbama apie retuosius elementus aplink mus, vien buitiniais prietaisais apsiriboti nepavyks. Šie elementai masiškai naudojami ir pramonės, karybos, energetikos, kosmoso technologijų sektoriuose ir t. t. Kitaip sakant, jiems reikia dėkoti už tokį gyvenimą, kokį turime.
Kaip ant mielių augant įvairių aukštųjų technologijų paklausai (tiek vartotojų, tiek pramonės), didėja ir retųjų elementų poreikis. Nors šių periodinės lentelės gyventojų galima rasti visame pasaulyje, jie kol kas kasami vos keliose valstybėse ir gana nedideliais kiekiais, o daugiau kaip 95 proc. jų gavybos ir prekybos valdo viena valstybė. Bet apie viską – nuo pradžių.
Kas jie?
Retieji žemės elementai – tai 15 periodinės lentelės elementų nuo 57 iki 71 atominio numerio, dar kitaip vadinami lantanoidais. Retiesiems elementams priskiriami ir skandis bei itris, nes jų ypatybės panašūs į lantanoidų. Taigi, šią paklausią grupę sudaro 17 elementų. Nors aukštųjų technologijų gamybai naudojama beveik visa Mendelejevo lentelė, retieji elementai yra visų technologijų pagrindas ir alternatyvų nėra.
Pavadinimą retieji šie elementai gavo per klaidą. XVIII a. vieną retųjų žemės metalų – itrį, kuris mineralinėje žaliavoje visada būna kartu su lantanoidais, atrado švedų armijos chemikas Carlas Axelas Arthenius. Tuo metu mokslininkai manė, kad itris iš tiesų yra retas metalas. Vėliau buvo rasta daugiau į itrį panašių elementų, kurie taip pat buvo pavadinti retaisiais. Taip šis pavadinimas ir prigijo.
Kaip vėliau paaiškėjo, retieji metalai ne tokie jau ir reti. Pavyzdžiui, tulis – vienas rečiausiai randamų retųjų elementų, bet jo Žemėje 200 kartų daugiau nei aukso. Platina dar retesnė už visus retuosius, bet prigijusio pavadinimo niekas taip ir nepakeitė, todėl ir toliau šiuos elementus tebevadiname retaisiais.
Tad kur jie naudojami? Neodimis tapo savotišku žaliosios energijos simboliu. Jis gausiai naudojamas gaminant neodiminius magnetus, kurie yra svarbiausia vėjo jėgainių ir elektromobilių variklių dalis. Neodimį jungiant su kitais metalais, gaunamas bent 12 kartų galingesnis magnetas nei jo geležinis pusbrolis, o jų svoris toks pats. Šie magnetai naudojami ir gaminant standžiuosius diskus.
Erbis – nepakeičiamas šviesolaidžių elementas. Būtent dėl jo galime mėgautis tokiu sparčiu internetu. Disprozis – taip pat puiki medžiaga magnetams gaminti. Be to, jis naudojamas ir povandeninių sonarų bei kitų žvalgomųjų įrenginių gamyboje. Lantanas ir ceris sėkmingai keičia litį baterijų gamyboje, o itris, europis ir terbis – pagrindinė taupiųjų lempučių ir įvairių ekranų sudedamoji dalis.
Nors kai kuriuos retuosius elementus galima pakeisti kitais – lengviau prieinamais, tai paprastai reiškia mažesnį efektyvumą ar prastesnę galutinio produkto kokybę. Vartotojų visuomenėje tai būtų nepateisinama, nes pirkėjai nori kuo geresnių produktų už kuo mažesnę kainą. Bet kuri įmonė, nusprendusi nebenaudoti retųjų metalų, būtų pasmerkta bankrutuoti. Be to, moksliniai tyrimai tampa vis sudėtingesni ir jiems atlikti reikia vis įmantresnių žaisliukų, o jų be retųjų elementų pagaminti neįmanoma.
Ilgai tikėta, kad technologijos gali neribotai gerinti mūsų gyvenimą ir išspręsti visas kylančias problemas, tačiau technologinis progresas gali būti pristabdytas, nes apsirūpinimas retaisiais metalais prastėja, o jų gavybą plėsti ne taip paprasta dėl technologinių, ekonominių ir net politinių priežasčių.
Pirma problema – gavyba
Kaip jau minėta, retųjų metalų žemėje iš esmės netrūksta. Jie daug dažnesni nei auksas ar platina, tad kodėl negalime jais apsirūpinti? Problema ta, kad jų gavyba kur kas sudėtingesnė nei daugelio kitų. Visų pirma, labai nedažnai daug retųjų elementų randama vienoje vietoje. Dažniausiai vienoje vietoje būna tik nedidelis vieno ar kelių elementų kiekis, o mažų telkinių eksploatuoti neapsimoka.
Kai kurių retųjų elementų telkinių tiesiog nebūna. Jie randami tik kitų metalų telkiniuose ir išgaunami tik kaip šalutinis produktas. Tokiais atvejais reikia kasti, pavyzdžiui, varį, kad išgautume neodimį, terbį ar kitą retąjį metalą.
Pasaulyje jau pradėtos masinės naujų telkinių paieškos, bet jos užtruks. Japonai sėkmingai naršo Ramiojo vandenyno dugną ir teigia, kad jame yra milžiniškos retųjų elementų atsargos, tačiau sužymėti, ištirti ir sukurti efektyvią jų surinkimo technologiją dar užtruks. Manoma, kad radus naują perspektyvų telkinį reikia bent 10–15 metų tirti, kol jis bus pradėtas eksploatuoti. Niūriausios prognozės rodo, kad jau 2015 m. pasaulyje smarkiai trūks kai kurių retųjų elementų.
Antra problema – kaina
Prieš du dešimtmečius Kinija ėmėsi labai rimtos toliaregiškos politikos – pradėjo masiškai statyti retųjų metalų kasyklas ir tiesti išgavimo linijas. Rezultatas – šiuo metu šalis valdo 95 proc. jų rinkos, vadinasi, reguliuoja ir kainas. Kadaise Kinija spjovė į darbuotojų saugumą ir kasybos bei pramonės poveikį aplinkai ir sugebėjo pasaulinei rinkai gana pigiai tiekti retuosius metalus. Jų gavybos kiekį ji sparčiai didino, su jų kainomis negalėjo konkuruoti Pietų Afrikos, JAV ar Rusijos tiekėjai, todėl bankrutavo arba nutraukė nepelningą gavybą ir pradėjo koncentruotis į kitas sritis. Mažos retųjų elementų kainos patiko visiems: kinai galėjo būti tikri, kad parduos didelį jų kiekį, gamintojai galėjo drąsiai plėtoti gamybą, pirkėjai džiaugėsi mažomis naujausių įrenginių kainomis, o mokslininkai, galėdami pigiai gauti retųjų metalų, ir toliau drąsiai eksperimentavo bei kūrė naujas technologijas. Tačiau tokia situacija negalėjo tęstis amžinai.
Nuo 2005 m. Kinija pradėjo taikyti įvairius retųjų metalo prekybos apribojimus ir apsirūpinti šiais metalais tapo sunkiau, taigi, pakilo ir jų kaina. JAV Energetikos departamentas paskelbė, kad šalies galimybės apsirūpinti retaisiais metalais mažėja, o kai kuriuose Kinijos telkiniuose jau pasiektas kritinis laipsnis ir jie greitai išseks. Vyriausybei buvo rekomenduota finansuoti skubius naujų telkinių žvalgymo darbus ir organizuoti gavybą. Panašias išvadas Baracko Obamos administracijai pateikė ir nepriklausoma mokslininkų darbo grupė. Lygiai tokią pačią poziciją išreiškė ir Europos Sąjunga. Politiniu lygmeniu procesas pajudėjo, bet pakankamo finansavimo krizės valdomose valstybėse dar nerasta.
Blogiausia tai, kad jei ir pavyks greitai rasti naujų telkinių, gavyba bus daug brangesnė, o kainos didesnės nei dabartinės. Vadinasi, arba jų niekas nepirks, kol kinai sugebės tiekti pigiau, arba valstybės privalės subsidijuoti šią pramonės šaką ir klampinti save į nepelningą veiklą. Tiek gamintojai, tiek vartotojai nieku gyvu nesutiks mokėti daugiau, kai įmanoma gauti pigiau. Nors pasaulyje jau ūžia daug vartojimo mažinimą skatinančių iniciatyvų, išmaniųjų telefonų, kompiuterių, įvairių buitinių prietaisų, aviacijos, kosmoso ir karo pramonė sparčiai plečiama, o paklausa nė nemano mažėti.
Klimato kaitos ir kitų ekologinių nelaimių amžiuje svarbu laikytis ir gamtosaugos reikalavimų. Metalų gavyba – purvinas reikalas. Visų pirma, labai sudarkomas kraštovaizdis, gavybos metu visada sukeliama didžiulė tarša, retųjų metalų atskyrimo iš uolienos metu naudojama milijonai tonų įvairių chemikalų, kurie gali užteršti (ir teršia) dirvožemį, orą bei vandenį. Lygiai taip pat svarbu pasirūpinti ir darbuotojų apsauga. Visi sutiks, kad jie už pavojingas darbo sąlygas turėtų gauti adekvatų atlyginimą, kad jiems būtų suteikiamos geresnės sveikatos apsaugos paslaugos ir kitos privilegijos. Visa tai kainuoja, ir nors dauguma vartotojų sutinka, kad darbuotojų saugumas turėtų būti prioritetas, niekas nenori už tai mokėti iš savo kišenės.
Trečia problema – Kinijos monopolis
Kainos problemą Kinija išsprendė savaip – atsisakė rūpintis savo darbininkais ir aplinka. XX a. 8–9 dešimtmečiuose pradėjusi plėsti retųjų metalų gavybą, Kinija labai nuniokojo savo kraštovaizdį. Daugelis kalnakasybos rajonų tapo ekologinių katastrofų zonomis. Jose smarkiai užterštas dirvožemis ir vanduo, nebeauginami maisto produktai, išnyko žuvys ir gyvūnai. Ne tik darbininkų, bet ir apylinkių gyventojų sveikatos rodikliai labai sumažėjo. Tai kaina, kurią komunistinė valdžia sutiko mokėti.
Pati Kinija aiškina, kad pasiūlą ir gavybą mažina aplinkosaugos sumetimais. Šalies pareigūnai tvirtina, kad suprato savo padarytas klaidas ir dabar prioritetais laiko savo kraštovaizdžio atkūrimą bei gamtos apsaugą. Garsaus JAV technologijų žurnalo „IEEE“ autorius Stevenas Cherry teigė, kad Kinija pastaruoju metu sparčiai plečia savo aukštųjų technologijų gamybą. Nors ši šalis kol kas nepretenduoja tapti galutinio produkto gamintoja, ji pradeda gaminti įvairius pusgaminius, kabelius, plokštes ar kitas sudėtingesnių įrenginių dalis. Kitaip sakant, Kinija nebenori būti vien žaliavos tiekėja, ji nori įsilieti į gamintojų gretas. Jei toks planas buvo sugalvotas dar prieš porą dešimtmečių, šalį vertėtų pagirti už toliaregišką politiką.
Kinijos monopolinė pozicija kala pleištą ir tarptautiniuose santykiuose. JAV jau yra pradėjusios net kelias prekybos bylas, kuriose Kinija kaltinama prekybos sutarčių laužymu ir laisvosios rinkos žlugdymu. JAV palaiko Japonija ir kelios kitos šalys, bet čia atsiranda teisinių niuansų. Ar viena valstybė turi teisę nurodyti kitai, kiek ir kokių išteklių ji privalo eksportuoti ir pateikti rinkai?
Yra ir kitokių nuomonių. Senkant ir Kinijos retųjų metalų atsargoms, apribojimai gali būti būdas žūtbūt išlaikyti dominuojančią padėtį. Manoma, kad apie trečdalis Kinijos telkinių jau beveik išsemti ir visi lengviausiai prieinami telkiniai jau naudojami. Tolesnis žingsnis galės būti tik kasimas dar giliau, bet čia Kinija ne tik susidurs su technologiniais sunkumais, bet ir turės susitaikyti su dar labiau augančia retųjų metalų kaina. O jeigu kaina paaugs tiek, kad elementus apsimokės kasti ir kitose pasaulio vietose ar net iš jūros dugno, greitai atsiras ir daugiau konkurentų.
Ketvirta problema – rūšiavimas
Prognozuojama, kad 2012 m. pasauliui reikės apie 180 tūkst. tonų retųjų metalų, o tai yra net 50 tūkst. tonų daugiau, nei reikėjo prieš trejus metus. Atsižvelgiant į aukštųjų technologijų paklausą, poreikis ir toliau didės.
Paklausą dar labiau šokdina žaliųjų technologijų poreikis. Masinėms vėjo ir saulės jėgainių statyboms reikia milžiniško kiekio retųjų metalų. Politikai skelbia, kad šiais projektais nori užtikrinti energetinį saugumą ir apsaugoti aplinką, bet retųjų metalų pramonė labai teršia aplinką, todėl saulės ir vėjo jėgainių žalumas pakimba ant plauko.
Viena retųjų metalų krizės išeičių galėtų būti perdirbimo plėtra. Beveik visi retieji metalai gali būti iš naujo panaudoti, jei tik pakliūtų į perdirbėjų rankas. Nors antriniam jų panaudojimui taip pat reikėtų nemažų energijos sąnaudų, jos būtų kelis kartus mažesnės nei išgaunant metalus iš žemės. Be to, pakartotinai nebenaudojami milžiniški cheminių medžiagų kiekiai. Didžiausia problema ta, kad perdirbėjai negauna pakankamai žaliavos.
Šiuolaikiniai buitiniai prietaisai kuriami taip, kad po kelerių metų susidėvėtų ir būtų išmesti, o vartotojas būtų priverstas pirkti naują daiktą. Dažniausiai taisyti ar atnaujinti seną kompiuterį ar kitą daiktą kainuoja truputį pigiau arba net brangiau nei pirkti naują. Vartotojai vadovaujasi objektyviais ekonominiais kriterijais ir mieliau renkasi naują (galingesnį, efektyvesnį, taupesnį, gražesnį) daiktą. Geriausias to pavyzdys – kompiuteriai ir telefonai. Tokia gamybos praktika užtikrina gamintojams nuolatines pajamas, o vartotojams – naujus žaisliukus. Gamtosaugos aspektai lieka kažkur už borto.
Nors daugelis elektroninius prietaisus surenkančių bendrovių pačios teikiasi atvažiuoti ir nemokamai surinkti nebereikalingus prietaisus, sąvartynus vis dar pasiekia milžiniškas elektroninių prietaisų kiekis. Tiesa, jis mažėja. Žmonės vis dažniau ima rūšiuoti, nes suvokia savo egzistavimo padarinius planetai ir ekonomikai, tačiau viskas vyksta labai lėtai. Čia kalta ne tik žmonių savimonė, bet ir valstybių politika. Bene tik Europos valstybės (ir tai ne visos) ir Japonija pasiryžo rūšiuoti kiek įmanoma daugiau. Šalims keliami milžiniški reikalavimai surinkti kuo daugiau atliekų ir jas perdirbti. Iki 2020 m. Lietuvoje turi būti surenkama ir perdirbama apie 80 proc. visų atliekų (įskaitant ir elektroninių). Kol kas šis skaičius svyruoja ties 20–30 procentų. Kitos pasaulio šalys į rūšiavimą vis dar žiūri skeptiškai, o didžiausios pasaulio vartotojos JAV taip ir nepradėjo masinės rūšiavimo politikos, nors perdirbus elektroniką galėtų iš dalies apsirūpinti retaisiais metalais. Tas pats galioja ir Pietryčių Azijos valstybėms bei Kinijai, kuriose vartojimo mastas sparčiai vejasi amerikietiškąjį.
Retųjų elementų krizė dar nesprogo, bet kaupiasi ir anksčiau ar vėliau pasibels į mūsų visų duris. Jei valstybės neras ir (saugiai) neeksploatuos naujų telkinių, greitai prasidės masinis trūkumas, kuris lems kainų šuolį. Neišvengiamai turės brangti ir produkcija, už kurią niekas nenori mokėti daugiau. Pesimistiškai nusiteikę analitikai prognozuoja, kad kainų šuolis lems ir lėtesnę aukštųjų technologijų raidą, o ambicingos valstybės galės kuriam laikui pamiršti savo grandiozinius planus plėsti žaliąją energetiką, nes paprasčiausiai nebus iš ko gaminti milijonus naujų vėjo malūnų ir saulės plokščių arba jos taps dar brangesnės. Turint omenyje, kad ir taip žalioji energija yra brangesnė, jų atsiperkamumui tai nepadės.
Naivu tikėtis, kad staiga visi supras, jog vartotojų visuomenė pati pjauna šaką, ant kurios sėdi. Niekas nenori gyventi blogiau ir brangiau, tad masinis išteklių vartojimas ir toliau suksis didėjančiu pagreičiu. Norit to ar nenorit, reikės susitaikyti su tuo, kad ateis diena, kai nepakeičiamų žemės išteklių nebebus arba jų įsigyti galės tik patys turtingiausieji. Tuomet jau būsime materialinės priklausomybės padebesiuose, iš kurių teks skaudžiai kristi. Galbūt tada ir galėsime pagalvoti apie planetą. Na, o kol kas kantriai laukime naujo išmaniojo telefono ar kompiuterio modelio, nes jis vis tiek bus pristatytas rinkai, ir savo „laisvos“ valios genamos sielos be jo negalės ramiai gyventi.
| Atominis numeris | Retojo elemento pavadinimas | Kur daugiausia naudojamas | Metinė produkcija, t |
| 21 | Skandis (Sc) | Pagerina aliuminio lydinio kokybę, naudojamas beveik visuose gaminiuose, kuriuose naudojamas ir aliuminis | 0,5 |
| 39 | Itris (Y) | Spalvotieji ekranai, superlaidininkų pramonė, medicina, tekstilės pramonė | 400 |
| 57 | Lantanas (La) | Baterijos, žiebtuvėliai, elektrodai | 12 500 |
| 58 | Ceris (Ce) | Baterijos, naftos pramonė | 24 000 |
| 59 | Prazeodomis (Pr) | Aviacijos, kosmoso, karo pramonė | 2 400 |
| 60 | Neodimis (Nd) | Magnetai, žalioji energetika, elektromobilių varikliai, standieji diskai | 7 300 |
| 61 | Prometis (Pm) | Branduolinė energetika | Keli šimtai kilogramų |
| 62 | Samaris (Sm) | Magnetai, lazeriai, chemijos pramonė | 700 |
| 63 | Europis (Eu) | Spalvotieji ekranai, taupiosios lemputės | 400 |
| 64 | Gadolinis (Gd) | Medicina, kompaktinės plokštelės | 400 |
| 65 | Terbis (Tb) | Spalvotieji ekranai, taupiosios lemputės | 10 |
| 66 | Disprozis (Dy) | Magnetai, turbinos, sonarai | 100 |
| 67 | Holmis (Ho) | Stomatologija, medicina, magnetai | 10 |
| 68 | Erbis (Er) | Šviesolaidiniai kabeliai, branduolinė energetika | 500 |
| 69 | Tulis (Tm) | Lazeriai, rentgeno ir mikrobangų įrenginiai | 50 |
| 70 | Iterbis (Yb) | Lazeriai, plieno pramonė, seismometrai | 50 |
| 71 | Lutecis (Lu) | Naftos pramonė | 10 |
