TEMA BROJA

Miloslav Rajković

Retke zemlje, minerali i metali / Dr Željko Kamberović, redovni profesor
Tehnološko-metalurškog fakulteta Univerziteta u Beogradu

Nasušni, a strateški i kritični metali

Dr Željko Kamberović

Razvoj elektronike, nuklearne i raketne tehnike u minulom stoleću, kažu pisci klasičnog univerzitetskog udžbenika Metalurgija retkih metala, nije bio moguć bez novih materijala, sa specijalnim osobinama. Osnovu za njihovo dobijanje činili su retki metali. Početkom ovog veka neki retki metali su postali neophodni gradivni elementi nove tehnološke revolucije. Našli su primenu u modernim industrijskim granama i stekli status strateški važnog bogatstva. Drevna mudrost veli da ko umnožava znanje, umnožava i muku. “Glad za ovim resursima je sve izraženija, a Evropa je najgladnija. Obezbediti stalni izvor snabdevanja kritičnim mineralima je u ovom trenutku i najteža, geostrateška muka”, kaže dr Željko Kamberović, sa Katedre za metalurško inženjerstvo TMF Univerziteta u Beogradu

Od ukupnog broja poznatih elemenata, prema svojim osobinama, oko 70 se smatra metalima. Samo dvadesetak od njih, tzv. tehnički metali (kao što su gvožđe, bakar, olovo, cink, aluminijum, kalaj, antimon), odavno se industrijski proizvode, a neki su eksploatisanijoš upreistoriji (u vinčanskoj kulturi, kako potvrđuju arheološki nalazi). Ostalih pedesetak čine tzv. retke metale, koji su zbog svojih osobina, oblika i načina nalaženja u većem broju otkriveni tek krajem XVIII, u XIX i XX veku.
Retki metali ni po položaju u Periodnom sistemu, ni po zajedničkim osobinama, ne mogu se objediniti u jednu grupu. Stoga su na osnovu fizičko-hemijskih svojstava, zajedničkog nalaženja u rudnim sirovinama i sličnosti postupaka za njihovo izdvajanje podeljeni na: lake, teško topive, rasejane, retke zemlje i radioaktivne.

Pojam retke zemlje 

- Kada se kaže retki metali, taj naziv nije doslovni ekvivalent njihove rasprostranjenosti u Zemljinoj kori, objašnjava sagovornik Planete. - Većina ima relativno malu rasprostranjenost, ali su neki od njih znatno rasprostranjeniji nego davno poznati i u tehnici široko primenjeni metali. Tako, npr., sadržaj titana u prirodi je viši nego široko rasprostranjenih elemenata kao što su ugljenik, bakar, cink ili nikal. Zvuči neverovatno i podatak da olova, srebra, kalaja i žive, metala koji se odavno primenjuju u raznim oblastima tehnike, ima u manjoj količini nego cirkonijuma (otkriven 1789), vanadijuma (1801), litijuma (1804), cerijuma (1803) i germanijuma (1886), koji su u skorije vreme našli primenu.
Sem niskog sadržaja u Zemljinoj kori, nejednak je i njihov stepen rasejanosti (koncentracije u rudnim ležištima). Tako se germanijum i galijum nalaze u većoj količini nego, primera radi, antimon, srebro i bizmut, a talijum i indijum su rasprostranjeniji od zlata i žive.

- Sam pojam elementi retkih zemalja (engl. Rare Earth Elements - REE) ili retke zemlje - kaže prof. Kamberović - odnosi se na grupu od 15 elemenata, počev od lantana (po kome je nazvana lantanidi) i sledećih 14, od cerijuma s rednim brojem 58 do lutecijuma 71, plus skandijum i itrijum. U rudnim sirovinama retke zemlje uvek prate jedna drugu. U prvim fazama prerade sirovina retke zemlje se obično izdvajaju u obliku smeše oksida i drugih jedinjenja. Dalje razdvajanje jedinjenja retkih zemalja praćeno je složenim tehnološkim procesima i operacijama. U pitanju je ne samo razdvajanje lantanida od drugih metala već i od metala iste grupe. Taj proces najviše komplikuje činjenica da su elementi jedne grupe sličnih osobina i da svaka ruda retkih zemalja sadrži ne samo jednu već gotovo istu količinu i drugih metala iz te grupe.
Pojam retke zemlje Evropska komisija je proširila pojmom kritični sirovinski minerali i metali. Valja naglasiti - kaže prof. Kamberović - da su svi tehnološki minerali i metali koji su sada u piku potražnje - kritični. Tehnološki metali su i bakar i aluminijum, ali njih proizvodimo u velikim količinama. Oni za kojima je najveća potražnja dele se prema oblasti primene: na one koji se primenjuju u kosmičkoj tehnici, u sektoru za proizvodnju obnovljive energije, u proizvodnji medicinskih uređaja, vazduhoplovstvu, vojnoj industriji...
Možemo se zapitati: šta je u grupi retkih metala zaista retko?

- Njihove ređe koncentracije u prirodi. Na nekim mestima su ih prirodni procesi u geološkoj istoriji koncentrisali dovoljno za isplativu eksploataciju, na drugim ne. Na Zemlji ima nekoliko takvih nalazišta, a jedno od njih je kineska provincija Unutrašnja Mongolija. To je, dosad poznato, najveće nalazište retkih zemalja. Poslednjih gotovo petanestak godina njihova potražnja eksponencijalno raste pa beležimo i vrtoglavi rast cene. Ali te dragocene robe nema na tržištu, ali ni u skladištima - kaže profesor koji studentima drži nastavu iz grupe metalurških predmeta, među kojima i Metalurgije retkih i plemenitih metala.

Kina vodeći proizvođač

- Retke zemlje imaju svoj deficit. Vi ste me podstakli da kažem nešto o njihovom otkriću. Uglavnom je to delo Skandinavaca. Podaci sa interneta pomalo ne odgovaraju onome šta piše u knjigama. Periodni sistem obuhvata tehničke metale koje svi koristimo, ima ih u ogromnim količinama, a njihove rude se eksploatišu u milijardama tona. S druge strane, imamo mali deo tehnoloških elemenata koji je bukvalno vezan i za nekoliko tona godišnje, u čitavom svetu.
Kolike su rezerve retkih zemalja? Postoji jedan otvoreni statistički podatak Geološkog zavoda SAD iz 2024, koji je dosta solidan: depozit retkih zemnih minerala širom sveta procenjen je na 110 milona tona, od čega je 44 miliona tona u Kini. Slede Brazil (sa 22 miliona tona), Vijetnam (21 mil/t), Rusija (10), Indija (7), Australija, SAD (1,9), Grenland, Tanzanija i Južna Afrika. Imaju ih još malo Kanada, Mjanmar i Tajland.
Sa 69,77% svetske proizvodnje retkih zemalja, Kina je prošle godina ubedljivo bila na prvom mestu, a na drugom SAD sa 11,6 odsto. Slede Mjanmar (7,97%), pa grupa zemalja sa po 3,33 odsto koju čine Australija, Tajland i Nigerija, a prati ih grupa zemalja sa manje od 1%: Indija 0,74, Rusija 0,64, Madagaskar 0,51 odsto. Postoji veliko nalazište u Nemačkoj (pokrajina Saksonija), ali se ne kopa, neiskorišćena su i novootkrivena nalazišta u Švedskoj.

Kina je trenutno ne samo vodeći svetski proizvođač elemenata retkih zemalja nego i zemlja porekla za oko 90 odsto rafinisanih retkih metala na tržištu. Sa svojim rudnim nalazištima i razvijenim prerađivačkim kapacitetima Kina upravlja globalnim tržištem. Tako je, decembra 2023, objavila zabranu vađenja elemenata retkih zemalja, a nedavno uvela oštra ograničenja na izvoz tehnologije za magnete retkih zemalja. U ovaj niz ograničavajućih mera ide i uvođenje dozvola za izvoz materijala za proizvodnju čipova (galijum i germanijum) ili nekih vrsta grafita (Kina je najveći proizvođač i izvoznik grafita, a prerađuje 90 odsto svetskog grafita koji se koristi za baterije električnih vozila).
Sve dužu listu ograničenja Kina je nedavno proširila sveobuhvatnom kontrolom za pet retkih metala koji se koriste u odbrambenoj industriji i energetskom sektoru, među kojima su volfram i indijum. Usledila je i direktna i ekskluzivna zabrana izvoza antimona, germanijuma i galijuma u SAD, za koje je u prethodnih 18 meseci često uvodila režim izvoznih dozvola i drugim velikim kupcima, kao što su Japan, Indija ili Južna Koreja. Direktive iz Pekinga tumače se i kao nastojanje Kine da ojača svoju dominaciju u iskopavanju i preradi kritičnih minerala, ključnih u proizvodnji pametnih telefona, baterija električnih vozila ili infracrvenih projektila, ili kako to kažu briselski činovnici, za “funkcionisanje širokog raspona industrijskih ekosistema”. S druge strane, zapadni proizvođači oružja naširoko koriste kineski lantan za proizvodnju municije koja probija oklop, ili volfram, metal velike gustine i tvrdoće, za protivtenkovsko oružje, baterije, magnete i mikročipove.

Akt o kritičnim sirovinama

Retki metali su bolna tačka za sve vodeće ekonomije Zapada, u prvom redu za američku industriju, koja je sada zavisna od uvoza. EU je u još nepovoljnijem položaju. Teške elemente retkih zemalja (disprozijum, erbijum, evropijum, itrijum, tulijum i dr.) 100 odsto kupuje u Kini, 85 % lakih elemenata, 97% magnezijuma, 71% galijuma, 67% skandijuma, 62% vanadijuma... Tu su i drugi dobavljači. Iz Turske uvozi 98% borata, 63% antimona i 51% glinice, iz Brazila 92% niobijuma, 79 % litijuma iz Čilea, 65% fosfora iz Kazahstana, 63 % aluminijuma iz Gvineje i da ne navodimo količine drugih sirovina ispod 50 procenata. Niz kritičnih sirovina dobavlja se iz izvora unutar EU, npr. koksni ugalj i bakar iz Poljske, arsen iz Belgije, hafnijum iz Francuske, stroncijum iz Španije ili nikal iz Finske.

Zbog viskog rizika od poremećaja u snabdevanju neophodnim materijalima i ogromne zavisnosti od Kine, Evropska komisija je u martu prošle godine, na osnovu temeljne studije o kritičnim materijalima u 2023, donela  Zakon o kritičnimsirovinama (Critical Raw Minerals Act - CRMA). “Zakonodavnim aktom o kritičnim sirovinama izazove koji proizilaze iz naše zavisnosti od drugih proizvođača i snabdevača želimo pretvoriti u stratešku autonomiju i osigurati da naša industrija bude spremna za digitalnu i zelenu tranziciju”, izjavio je tim povodom Jo Bruns, flamanski ministar za privredu, inovacije, rad, socijalnu ekonomiju i poljoprivredu. Ovim aktom utvrđena su dva popisa sirovina: 34 kritičnih i 17 strateških, koje su ključne za zelenu i digitalnu tranziciju, odbrambenu i svemirsku industriju. Utvrđene su i tri referentne vrednosti za godišnju potrošnju sirovina svake članice do 2030. godine: 10 % iz lokalnih izvora, 40 % preradom u okvirima EU, a 25% od recikliranih materijala. Prema ovom aktu, kritičnim se nazivaju sirovine (metali, minerali i prirodni materijali) koje su za privredu jedne zemlje najvažnije a za koje postoji veliki rizik u sigurnom snabdevanju.

Na pitanje: zašto jedne metale nazivamo kritičnim a druge strateškim, kako je naglašeno u dokumentu EU, dr  Kamberović kaže:
- Strateški je onaj mineral za koji, najjednostavnije rečeno, neka država kaže da koristi samo za svoje potrebe ili kontrolisano prodaje. Strateški je ono što se primenjuje u kosmičkoj tehnici ili namenskoj industriji. Na primer, od Amerikanaca obični naručilac ne može kupiti indijum. Tražili smo od američke kompanije da nam proda izvesnu količinu indijuma za neke legure na fakultetu, dobili smo odgovor da ona to ne može.
U EU znaju šta im je potrebno: lake i teške retke zemlje. Evropa je najgladnija za retkim zemljama i tehnološkim metalima - naglašava prof. Kamberović. - Primera radi, neodijum i disprozijum omogućavaju proizvodnju skoro trajnih, super jakih magneta, koji zahtevaju malo održavanja, što čini održivim postavljanje okeanskih vetroturbina za proizvodnju električne energije daleko od obale; bez neodijuma, disprozijumai iterbijuma ne mogu se proizvesti pametni telefoni, ajfoni ili hibridna vozila; evropijum jeključanza televizijske ekrane, cerujum za poliranje stakla, lantan za rad katalizatora u automobilu. Svi uređaji koji imaju magnete, ravne ekrane ili elektromotore sadrže elemente retkih zemalja. I svi ovi elementi imaju jedinstvena svojstva koja su skoro nezamenjiva ili se mogu zameniti samo uz previsoke troškove.
Iako i SAD i zemlje EU najveći deo retkih metala uvoze iz Kine, i jedni i drugi nastoje da retke metale nabave i u drugim ili trećim zemljama (Vijetnam, Brazil, Australija), da povećaju sopstvenu proizvodnju i bolje recikliraju ono što koriste kako bi smanjili zavisnost od Pekinga.

Mala vajda od reciklaže

- Kina ima dominaciju i u proizvodnji retkih metala i u tehnološkim proizvodima koji su napravljeni korišćenjem takvih sirovina - ističe prof. Kamberović. - To je razlog zašto EU traži nove izvore i okreće se reciklaži, kao što to čini Japan. Ali to ne ide baš tako sjajno jer, u upotrebnim predmetima, od retkih zemalja ima malo. Može, npr., da se reciklira magnet u mobilnom telefonu, no taj magnet je tako mali da je potrebno mnogo ljudskog rada da bi se iz njega dobila neka retka zemlja. Takođe, imamo fluo-cevi jako malih dimenzija koje gotovo završe na otpadu. Svaki uređaj sa ravnim ekranom ima fluo-cev zbog osvetljavanja. Teško je iz takvog uređaja dobiti nešto reciklirano, malo ga ima, a još je u fizički malom uređaju. Dosta toga se ne može povratiti i završava na deponijama.

“U slučaju litijuma, njegovo recikliranje se trenutno gotovo uopšte ne praktikuje”, piše u članku o srpskom litijumu u Jadru Litijumska dolina ili litijumska kolonija Ognjen Miljanić, profesor na Univerzitetu u Hjustonu. A autori jednog rada o kritičnim mineralima navode mišljenje prof. Srećka Stopića sa Univerziteta u Ahenu (Nemačka), đaka našeg TMF:  “Kritične minerale teško je zameniti nekim drugim i reciklirati ih iz sekundarnih sirovina. Zbog sve veće tehnološke primene, raste potražnja za njima, a proizvodnja ne može da prati uvećanu potrošnju”.

S druge strane, ogromna je potreba za kritičnim tehnološkim metalima, mnogo veća od mogućnosti proizvodnje i zato njihova cena raste, strateška važnost takođe, i nema tu velike vajde od reciklaže. Mnogi od tih tehnoloških metala se teško recikliraju. To što se Amerika sada dogovara sa Ukrajinom da eksploatiše njena rudna bogatstva, što pokušava da promeni dogovor oko Grenlanda, pa i Kanade, govori u prilog tome.
Prethodnih godina geolozi mnogih zemalja i velikih kompanija su pokrenuli kampanju za otkrivanje novih nalazišta retkih metala, a istovremeno i interes za reciklažu tih elemenata iz elektronskih uređaja. Sredinom prošle godine, svet je obišla vest da je američka kompanija “American Rare Earths” u državi Vajoming otkrila basnoslovno nalazište ovih važnih minerala, procenjeno na 2,3 milijarde metričkih tona. Ukoliko se te procene potvrde kao tačne, onda bi SAD ponovo stekle ogromnu prednost, ne samo u odnosu na trenutno vodeću Kinu nego i na sve  ostale zemlje. U Rusiji takođe postoje velika nalazišta retkih minerala, uglavnom u arktičkoj oblasti (Murmansk), ali i na Kavkazu, u Irkutskoj oblasti na Dalekom istoku. Jedno od najvećih nalazišta u Jakutiji bogato je niobijumom i itrijumom.  Kanadska kompanija “Almonti Industries” troši  nekoliko desetina miliona dolara da ponovo otvori  rudnik volframa u Južnoj Koreji. Pretpostavlja se da bi on mogao da zameni 50 odsto sadašnjeg uvoza volframa iz Kine. Ali to su idealne projekcije, taj postotak je realno ispod 10 procenata globalne ponude. Švedska je, pre dve godine, prijavila jedno veliko otkriće, ali se ono još ne kopa. Kao što je to slučaj i u Nemačkoj. Uglavnom iz ekoloških razloga. Uvek se ispreči teško rešivi problem ekstrakcije rude u što čistijem obliku, bez neželjenih efekata.
- Što se skandinavskih zemalja tiče, one se bore da očuvaju svoju prirodu i udružuju se na tom planu. I neke firme za proizvodnju baterija su već pokupovale  rudnike u Portugaliji da bi obezbedile sirovine. Iako Skandinavci razmišljaju malo drugačije od ostalih Evropljana, i oni su se zaleteli i propao im je veliki konglomerat Nortvolt za proizvodnju automobila, pa su nastavili da se bave reciklažom. Retki metali su postali medijski vrlo zanimljivi. U poslednjih nekoliko godina, posebno od početka ove godine, objavljen je veliki broj članaka, ekspertskih i analitičkih tekstova, ozbiljnih naučnih mišljenja o ovoj vrućoj temi. U jednom autorskom tekstu se, između ostalog, kaže: “Konkurencija oko retkih elemenata je strateška šahovska partija sa dalekosežnim implikacijama na nacionalnu bezbednost, tehnološku nezavisnost i budućnost čiste energije”. Svedoci smo pravog trgovinskog (carinskog) rata između Kine i SAD, koji je ponovo zapalio novi američki predsednik. Američki Zakon o obnavljanju esencijalne energije i sigurnosti na kopnu za retke zemlje iz 2022. zabranjuje upotrebu kineskog volframa u vojnoj opremi počevši od 2026. godine, dok je Evropska komisija produžila carine na uvezeni kineski volfram-karbid za još pet godina. I Kina i SAD svoje poteze opravdavaju zaštitom nacionalne bezbednosti.

Morske nodule - pravi hit

Kada je reč o novim izvorima strateških i tehnoloških metala, morske nodule su pravi hit. Nodule minerala formirane su na dnu okeana i često sadrže minerale za kojima vlada velika jagma.
- Stručnajci tvrde da je to jedno od ishodišta za zelenije rudarenje. Bukvalno se pošalje robot na dno okeana, koji ne rudari već samo pokupi nodule veličine nekoliko santimetara koje sadrže malo od nikla, mangana i retkih zemalja. Te nodule su nešto kao koncentrat za dalju preradu. Ne kopamo sa površine zemlje, nego šaljemo sirovinu sa dna okeana. To je možda bolja opcija za dobijanje kritičnih sirovina. Za njih se još od osamdesetih godina prošlog veka zna da postoje, ali niko još nije počeo da ih eksploatiše. Nodule su nalaze dosta duboko u morima i tehnika je morala da napreduje da bi se doprlo do njih. Njihova ležišta su skoro  ravnomerno raspoređena po svim okeanima - kaže Željko Kamberović.

Mnoga nalazišta retkih metala su u siromašnim zemljama. Što imaju veće teritorije pod mineralima, a ne mogu da ih brane, problemi su utoliko veći. U Južnoj Americi se vlade očajnički bore da budu vlasnici bar dela tih kritičnih sirovina. Vlada Čilea, na primer, pokušava da gradi svoj deo državnog vlasništva, bez obzira što su Amerikanci većinski vlasnici nad nalazištima litijuma i drugih retkih sirovina. Trebalo bi izučiti taj model, svakako smo bliži po nacionalnom dohotku Čileu nego afričkim državama. Slovenija je zadržala svoju metaluršku privredu državnim merama i intervencijama - i oni odlično rade. Nemaju problem sa upisom novih studenata, kao što ga poslednjih godina ima Tehnološki fakultet Univerziteta u Beogradu. Ona bi i nama mogla biti primer za ugled.
Države koje poseduju upotrebljive i solidno velike rezerve nekog od 17 važnih REE biće sve važnije na svetskoj ekonomskoj mapi, te će biti i predmet pažnje velikih sila. Brojne države Afrike, Južne Amerike i Bliskog istoka biće zato pod povećanom pažnjom u narednih nekoliko decenija. Među njima je i Srbija.

Miloslav Rajković

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"