TEMA BROJA
Priredila: Dubravka Marić
Retke zemlje, rude i minerali / Retki metali
Veoma vredni i veoma otrovni
Diverzifikacija izvora snabdevanja retkim zemnim metalima i retkim metalima, ulaganje u alternativne materijale i reciklažu, ali i podsticanje međunarodne saradnje, omogućiće održivo snabdevanje ključnim resursima i podržati tranziciju u „zeleniji“ i tehnološki napredniji svet.
Retki metali obuhvataju širu kategoriju elemenata koji nisu nužno deo grupe retkih zemalja. Ove metali se u Zemljinoj kori nalaze u malim količinama i imaju jedinstvena svojstva, što ih čini korisnim za različite industrijske primene. Među njima su: platina, paladijum, rodijum i iridijum, koji su deo metala platinaste grupe (PGM), ali i metali kao što su tantal, niobijum i litijum. Jedinstvena svojstva retkih metala ne samo što poboljšavaju performanse visokotehnoloških proizvoda nego i doprinose tehnološkom napretku koji pokreće inovacije u različitim sektorima. Izvanredne katalitičke osobina PGM metala, čine ih veoma cenjenim - ne samo u hemijskoj industriji, jer služe i za proizvodnju katalitičkih pretvarača u automobilskoj industriji.
RETKI ZEMNI METALI |
Retki zemni metali i retki metali su termini koji se često koriste naizmenično, iako se odnose na različite grupe elemenata, sa jedinstvenim svojstvima i primenama. Metali retkih zemalja ili elementi retkih zemalja (REE) su grupa od 17 elemenata u periodnom sistemu hemijskih elemenata (15 lantanoida, uz skandijum i itrijum). Njihova jedinstvena elektronska, magnetna i luminiscentna svojstva čine ih nezamenljivim u raznim visokotehnološkim primenama. Iako ovi elementi nisu naročito retki (u smislu nedovoljnog prisustva u Zemljinoj kori), retko se nalaze u koncentrovanim oblicima. To otežava njihovu ekstrakciju i preradu, i za posledicu ima ekološke i ekonomske izazove.
Jedna od najznačajnijih upotreba retkih zemnih metala je u proizvodnji moćnih trajnih magneta, koji su suštinske komponente vetroturbina, električnih vozila i raznih elektronskih uređaja. Tako je neodijum ključni element za stvaranje neodijum-gvožđe-bor (NdFeB) magneta, koji su među najjačim postojećim trajnim magnetima, a važni su za minijaturizaciju elektronskih uređaja i efikasnost električnih motora.
Osim upotrebe u magnetima, retki zemni metali su važni i u proizvodnji fosfora za displeje u boji i za rasvetu. Evropijum i terbijum se primenjuju u crvenim i zelenim fosforima televizijskih i računarskih ekrana, kao i u energetski efikasnom LED osvetljenju. Elementi retke zemlje, kakvi su cerijum i lantan, koriste se u katalitičkim konvertorima (katalizatorima) automobila, i drugim tehnologijama za kontrolu zagađenja. |
Zbog odlične provodljivosti i otpornosti na koroziju, veoma su poželjni i u elektronskoj industriji.
Litijum je kritična komponenta u proizvodnji litijum-jonskih baterija, koje napajaju prenosne elektronske uređaje i električna vozila. Tantal i niobijum imaju visoku tačku topljenja i odličnu provodljivost, pa su važni za elektronsku industriju. Tantal se koristi u proizvodnji kondenzatora i otpornika velike snage, koji su ključne komponente elektronskih uređaja, kakvi su pametni telefoni i prenosni računari. Indijum se koristi u proizvodnji transparentnog provodnog materijala indijum-kalaj oksida, koji je važan za ekrane osetljive na dodir i fotonaponske ćelije. Niobijum se upotrebljava u proizvodnji superprovodnih materijala i legura čelika visoke čvrstoće, neophodnih u vazduhoplovnoj i građevinskoj industriji.
Korist napada zdravlje
Budući da ih nema dovoljno, i da su veoma traženi, retki metali spadaju među najskuplje metale. Snabdevanje ovim metalima je puno izazova. Njihova ekstrakcija (proces kojim se iz rude dobija čist metal) i prerada su često složeni, i utiču na prirodu. Mnogi retki metali se u rudama nalaze u niskim koncentracijama, što zahteva velike napore i resurse da bi se efikasno ekstrahovali. Često je reč o postupcima koji su štetni po životnu sredinu jer podrazumevaju upotrebu toksičnih hemikalija i proizvodnju velikih količina otpada. Ove prakse često dovode do kontaminacije zemljišta i vode, škode biodiverzitetu i utiču na zdravlje lokalnog stanovništva.
Sve to povećava troškove proizvodnje i cenu proizvoda za čiju su izradu potrebni. Rudarska industrija se suočava i sa značajnim regulatornim i operativnim preprekama. Projekti se odlažu ili okončavaju usled strogih ekoloških propisa, sporova oko prava na zemljište i značajnih kapitalnih investicija. Ovi izazovi su posebno izraženi u regionima sa bogatim nalazištima retkih metala, gde politička nestabilnost i korupcija unose dodatnu komplikaciju. Još jedno kritično pitanje predstavlja i nedostatak infrastrukture za reciklažu. Trenutno se reciklira samo mali deo retkih metala, što ima za posledicu gubitak vrednih resursa.
Značaj cirkularne ekonomije
Na snabdevanje retkim metalima i retkim zemnim metalima utiče i geopolitika. Nalazišta su često koncentrisana u određenim regionima, što lance snabdevanja čini ranjivim. Takođe, postoji i koncentracija proizvodnje, budući da Kina proizvodi osamdeset odsto retkih zemnih elemenata. Otuda i svaki proizvodni poremećaj u toj državi može imati globalne posledice. Zavisnost od ograničenog broja dobavljača svakako može da dovede do nestabilnosti tržišta i do kolebanja cena.
S jedne strane, iscrpljivanje ograničenih resursa može uticati na povećanje troškova ekstrakcije i prerade, a time i na poskupljenje krajnjih proizvoda. To bi moglo da uspori tehnološke inovacije jer će se kompanije boriti da nabave sirovine. Nestašica retkih metala će najviše pogoditi sektor obnovljive energije, što će omesti prelazak na održivu energiju i odložiti borbu protiv klimatskih promena. S druge strane, povećana potražnja će pojačati pritisak za proširenje rudarskih operacija, a to će dovesti do daljeg uništavanja staništa, erozije zemljišta i zagađenja vode. Krajnja posledica je pojačavanje geopolitičke napetosti.
Korist od odbačenih uređaja
Trenutno se razvija nekoliko strategija za rešavanje potencijalnog nedostatka retkih metala. Prvu predstavlja poboljšanje tehnologija i procesareciklaže, kojima je moguće povratiti vredne materijale iz odbačenih uređaja. Razvijanje efikasnih tehnologija i sistema za reciklažu je suštinski važno za manju zavisnost od rudarske industrije, ali i za obezbeđivanje održivog snabdevanja retkim metalima u budućnosti. Zato se radi na razvoju inovativnih tehnika reciklaže (kao što su hidrometalurški i pirometalurški procesi) za efikasno izdvajanje retkih metala iz odbačenih uređaja.
Životni vek postojećih rezervi može se produžiti i poboljšanjem efikasnosti upotrebe retkih metala u proizvodnim procesima. Zahvaljujući optimizaciji proizvodnih tehnika i smanjenju otpada, različite industrijske grane mogle bi da bolje iskorišćavaju postojeće resurse i tako odlože početak nestašica. Usvajanje principa cirkularne ekonomije u tehnološkoj industriji može jednako da doprinese održivoj upotrebi retkih metala. Potrebno je „samo“ da industrija nađe svoj interes u tome da pravi kvalitetne i dugovečne proizvode, koji će pri tom biti i pogodni za reciklažu.
Upotreba retkih metala se može smanjiti i kroz razvoj novih tehnologija i proizvodnih procesa. Recimo, napredak u proizvodnji aditiva ili 3D štampanju može da optimizuje upotrebu materijala i smanji otpad, čime će smanjiti i zavisnost od retkih metala. Efikasniji elektronski uređaji i energetski sistemi takođe mogu pomoći da se smanji potreba za ovim kritičnim materijalima.
Održive alternative
Drugu strategiju predstavlja ulaganje u istraživanje i razvoj, sa ciljem da se nađu zamene za retke metale (primer je upotreba gvožđa i kobalta u magnetima umesto neodijuma). Ovi materijali ne samo što su dostupniji nego su i manje štetni za životnu sredinu. Naučnici istražuju i upotrebu grafena (materijala na bazi ugljenika), koji je izuzetno provodljiv i fleksibilan, pa bi mogao da zameni indijum-kalaj oksid u ekranima osetljivim na dodir. Napredak u nanotehnologiji omogućio je i stvaranje kompozitnih materijala koji kombinuju svojstva više elemenata.
Jednu od glavnih prepreka u ovim pokušajima predstavlja teškoća u uspešnom oponašanju jedinstvenih svojstava retkih metala. Na primer, magnetna svojstva neodijuma se teško usklađuju sa drugim materijalima, i problem je naći odgovarajuće alternative za upotrebu u magnetima visokih performansi. Drugi izazov je ekonomska izvodljivost razvoja i prihvatanja zamenskih rešenja. Istraživanje i razvoj novih materijala može da košta i traje, pa finansijeri iz industrije nisu voljni da ulažu. Takođe, prelazak na alternativne materijale dovodi do uvođenja značajnih promena u proizvodnim procesima i infrastrukturi. To može da bude prepreka za široku primenu novih rešenja.
Napredak u nauci o materijalima i inženjerstvu, u narednim godinama bi mogao da donese nova rešenja koja će smanjiti oslanjanje na retke metale. Glavnu ulogu u toj tranziciji imaće razvoj sintetičkih i kompozitnih materijala, zajedno sa poboljšanim tehnikama reciklaže. Od suštinskog značaja za obezbeđivanje dugoročne održivosti tehnološkog napretka biće i primena politika koje promovišu održive prakse i odgovoran izbor materijala. Saradnja između industrije, akademske zajednice i vlasti predstavlja ključ za pokretanje inovacija i podršku razvoju zamena za retke metale.
Na kraju krajeva, ovde nije reč samo o pronalaženju zamena za određene elemente nego i o preispitivanju načina na koji upravljamo resursima i usmeravamo razvoj tehnologije. Davanjem prioriteta održivosti i inovacijama, stvara se budućnost u kojoj će tehnologija nastaviti da se razvija bez ugrožavanja prirodnih resursa.
Priredila: Dubravka Marić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
