Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]

DOPORUČUJEME:

Ceny Energie

Najdeme nejlevnějšího dodavatele!

Partneři sekce

Kovy vzácných zemin: Super byznys, který zatím drží v rukou Čína

Jsou potřeba při výrobě iPhonů i iPodů, extrémně silných magnetů i plochých obrazovek. Největší zásoby kovů vzácných zemin má Čína a zamezila jejich vývoz. Chce tím udržet na svém území i výrobu elektroniky. A firmy hledají možnosti, jak získat kovy jinak.

18. 10. 2012 | Karel Murtinger

Ve zkratce:

Jedná se o skupinu prvků, jejichž chemické vlastnosti jsou si dost podobné. Ve své kovové formě jsou to měkké, chemicky reaktivní kovy. Tyto prvky však mají (díky struktuře svého elektronového obalu) některé užitečné a jen těžko nahraditelné vlastnosti.

Minule jsme probrali význam lithia pro výrobu akumulátorů a skončili optimisticky: jeho nedostatek nám nehrozí.

"Za 30 let může být kritický materiál zase něco jiného."

Dnes bych se rád zaměřil na skupinu prvků, které se říká kovy vzácných zemin. Takzvané lanthanoidy. Přiřazují se k nim ještě dva prvky, které je ve třetí skupině periodické soustavy  předcházejí, tedy skandium a ytrium. Kolem těchto kovů se strhnul docela velký poprask. Čína, která je téměř monopolním producentem, zavedla omezení na jejich vývoz.


Ilustrační snímek. Foto: Thinkstock.com

Vlastnosti kovů vzácných zemin

Jedná se o skupinu prvků, jejichž chemické vlastnosti jsou si dost podobné. Ve své kovové formě jsou to měkké, chemicky reaktivní kovy. Tyto prvky však mají (díky struktuře svého elektronového obalu) některé užitečné a jen těžko nahraditelné vlastnosti.

Jsou v iPodu i v iPhonu

Používají se v celé řadě výrobků a technologií, zpravidla jen v malém množství jako příměsi, které dávají mnoha materiálům zcela nové a unikátní vlastnosti. Kovy vzácných zemin jsou zásadně důležitým materiálem pro výrobu iPodů, iPhonů, plochých obrazovek, magnetů nebo baterií či akumulátorů využívaných mimo jiné v hybridních automobilech. Jedním z nejvýznamnějších použití je výroba velmi silných permanentních magnetů.

Více o energetice

Permanentní magnety ze vzácných zemin

V současné době jsou k dispozici tři materiálové typy magnetických materiálů ze vzácných zemin. Jsou to sloučeniny vytvořené ze samaria nebo neodymu v kombinaci s železem nebo kobaltem. Jde o takzvané intermetalické fáze. Železo kobalt jsou samy o sobě feromagnetické materiály, to znamená, že se dají zmagnetovat.

Teprve ale ve spojení s výše uvedenými prvky je možné vytvořit extrémně silné magnety, které ve srovnání s tradičními permanentními magnety jsou podstatně výkonnější (mají významně vyšší hodnoty koercitivity nebo remanence) nežli známé magnety z oceli, magnety typu AlNiCo nebo magnety feritové. Mají ovšem i četné nevýhody, jsou velmi křehké a mají malou odolnost proti korozi.

- Přečtěte si víc: Motor v kolech. Je ideálním řešením pro elektromobily?

Bez těchto magnetů by nebyly například malé a výkonné stejnosměrné motory do kol elektromobilů, motorky pohánějící počítačové disky nebo generátory do některých typů větrných elektráren. US Department of Energy  publikoval v roce 2011 zprávu z níž vyplývá, že nedostatek kovů vzácných zemin může omezit rozvoj větrných elektráren pro nejbližších pět let.

Světelné zdroje

Sloučeniny kovů vzácných zemin se používají na luminofory, které v zářivkách, obrazovkách a dispejích vytvářejí viditelné světlo. Do nedávné doby například většina světové produkce yttria sloužila jako základní materiál pro luminofory obrazovek barevných televizorů. Také pro výrobu LED diod pro osvětlení se používají luminofory s obsahem prvků vzácných zemin.

První použití prvků vzácných zemin pro osvětlování bylo v Auerově punčošce, která významně zvýšila světelný tok plynových lamp. Carl Auer von Welsbach si nechal již v roce 1885 patentovat směs 60% oxidu hořečnatého, 20% oxidu lanthanu a 20% oxidu ytria pod názvem Aktinofor. Dodnes se podobné punčošky používají v kempingových plynových lampách. Také v obloukových lampách se používal přídavek lanthanu do uhlíku elektrod pro zvýšení kvality světla. V osvětlovací technice se jen těžko za ně hledá náhrada.

Katalyzátory

Lanthan se používá při krakování ropy. Katalyzátor, obsahující směs oxidu lanthanu a oxidu vápenatého, se používá například i při výrobě bionafty.

Kovy se získávají z monazitu

Nehledě na označení se tyto prvky vyskytují vcelku hojně, málokdy se však nacházejí v koncentracích, jež by ekonomicky ospravedlňovaly jejich těžbu. Často se získávají z monazitu.

Těžařskou jedničkou je Čína

Do druhé světové války se těžily hlavně v Brazílii a v Indii, později v USA (především v Kalifornii) a nyní se těží téměř z 95 %  Číně.

Strůjce čínského ekonomického zázraku 80. let Teng Siao-pching údajně prohlásil, že jestli má Blízký východ ropu, tak Čína má kovy vzácných zemin. Čína hodlá vytvořit jednotnou oborovou organizaci, která bude kontrolovat výrobu kovů vzácných zemin. USA, Japonsko a Evropská unie před časem podaly na Čínu u Světové obchodní organizace žalobu kvůli omezení exportu těchto kovů.

Důvod proč Číňané z tohoto oboru téměř zcela vytlačili konkurenci je docela poučný. V posledních desetiletích byla poptávka po kovech vzácných zemin hlavně v jihovýchodní Asii, kam se přesunula výroba elektroniky. Samotná Čína spotřebovává zhruba 70 až 80 procent celkové světové produkce.

Nespornou výhodou čínských producentů je i malý zájem úřadů, působících v oboru ochrany přírody či zdraví zaměstnanců. Kovy vzácných zemin se těží zpravidla povrchově z minerálů, ve kterých je obsaženo mnoho jedovatých a radioaktivních látek; například thorium nebo uran. Vytěžená směs se musí rozemlít, třídit a vyluhovat kyselinou. Ve vyspělých státech je takový proces kvůli bezpečnostním a ekologickým opatřením podstatně nákladnější než v Číně.

V důsledku toho se tato (ve vyspělých zemích nepopulární) povrchová těžba přesunula do Číny. Výroba je výhodná tam, kde je nejmenší odpor proti a ceny jsou nízko. Výhodu měly čínské firmy i při vývoji dalších technologií využívajících kovy vzácných zemin, protože měly k těmto materiálům snadný přístup. Dnes  ovšem Čína brání vývozu těchto technologií za hranice.

Reakce na nedostatek

Taková akce ovšem vyvolala reakci a v mnoha zemích se začaly intenzivně hledat jiné zdroje. Japonští vědci například objevili na dně Tichého oceánu u Havajských ostrovů obrovská ložiska s vysokým obsahem vzácných zemin. Pouhých pět čtverečních kilometrů by údajně bylo schopno pokrýt  současnou celosvětovou spotřebu. Bahno je zde bohaté zvláště na těžší kovy vzácných zemin jako gadolinium, lutecium, terbium a dysprosium. Těžba by mohla být poměrně jednoduchá. Bahno ze dna by se čerpalo na lodě, kde by se uskutečnila kyselinová extrakce. Pokud by těžba vzácných zemin z oceánského dna byla rentabilní, mohl by japonský objev znamenat konec monopolu Číny na těžbu a prodej těchto kovů.

Počet firem usilujících o získání licence na těžbu z tichooceánského dna rychle roste, současně však rostou i obavy ekologů, kteří se obávají dopadů na mořský ekosystém. Je to opět především zdravotní problém s uranem a thoriem, které se zde vyskytují. 

Indie, která má velká ložiska monazitu chce začít těžit a zbavit se tak závislosti na Číně a případně ji z trhu vytlačit. Zajímavou sérii článků o tomto soutěžení lze najít na stránkách MetalMiner. 

Množství kovů se dá získat i recyklací

Těžba ale není jediný zdroj, značné množství těchto materiálů lze zíkat i recyklací. Například Honda bude údajně získávat kovy vzácných zemin ze starých NiMH baterií a časem využije k jejich získávání i další produkty, které je také obsahují.

Omezení spotřeby

To je další zajímavá možnost. Automobilka Ford například zareagovala na zvýšení cen kovů vzácných zemin snížením jejich podílu v nových typech baterií (nové Li baterie se bez nich obejdou zcela). Snížili také na polovinu spotřebu dysprosia v magnetech motorů pro hybridní auta. Obě tato opatření následně snížila výrobní cenu vozidel.

Technologie těžařský byznys rychle mění

Lisa Reisman (editor MetalMiner) ve svém článku uvádí, že ceny kovů vzácných zemin klesají a budou i nadále klesat. Celkem optimistické čtení nabízí také nedávno publikovaný článek Julie Chao „A long-term view of critical materials: from coal to ytterbium“. Zastává názor, že „kritické materiály dneška nebyly „kritické“ před 30 lety a za dalších 30 let může být kritický materiál zase něco jiného. Důležité je myslet na dostupnost materiálů již při vývoji nové technologie, aby nás to nezaskočilo později.

Související články

Tagy: Energie, Energetika

Komentáře ke článku

Čína není jedináLanthanoidy12. 11. 2012 13:22
 

Nazeleno.cz - vše o úsporách energií

Katalog firem

E.ON Česká republika, s.r.o.

Energetické společnosti působící pod značkou E.ON dodávají elektřinu, zemní plyn a související služby…

<!-- -->
Chcete být na tomto místě? Zvolte zvýhodněný zápis!