Kevés van belőle, ezért olyan drága

A ritkaföldfémek 98 százalékát jelenleg Kínából importálja az Euró­pai Unió – kontinensünkön nem működik ilyen bánya –, egy svéd vállalat azonban most olyan lelőhelyet talált Kiruna térségében, amellyel ez a függés csökkenthető lehet. Kiruna egyébként más okból is bekerült a hírekbe: űrkikötő nyílik a sarkkörtől kétszáz kilométerre északra található város mellett.

160737979 Fotó: Bert van Dijk

Az LKAB nevű svéd bányavállalat az ország északi részén, Kiruna térségé-ben több mint egymillió tonna ritkaföldfémet talált, és állítják, ez lehet a legnagyobb ilyen lelőhely Európában. (Amerikai becslések szerint a Földnek 120 millió tonnás a készlete.) Ez azonban nem oldja meg egy csapásra a kontinens ilyen irányú igényét, ugyanis a vállalat közleményében úgy becsülte, még legalább 10-15 évre van szükség, hogy ténylegesen megkezdhessék a bányászatot és szállíthassanak a piacra a nyersanyagokból.

A XX. század közepén az Egyesült Államok termelte a legtöbb ritkaföldfémet – a Mountain Pass bánya volt a legfontosabb forrás a világon. Kínában a ritkaföldfémek termelése az 1980-as években kezdődött, és 1988-ra Kína átvette az Egyesült Államoktól a vezető szerepet. Az alacsony kínai árakkal a többi ország nem tudott versenyezni, ezért csaknem mindenütt felhagytak a bányászattal. A ritkaföldfém­árak 2009-ig viszonylag alacsonyak voltak, ­emiatt Kínán kívül nem volt kutatás vagy fejlesztés ezen a területen. (A Moun­tain Pass-i mérgező hulladékok miatt 2002-ben leállították az ottani bánya termelését.)

Kína a növekvő környezeti katasztrófáktól, valamint attól tartva, hogy ritkaföldfémkészleteit túl gyorsan kimeríti, 2010-ben negyven százalékkal csökkentette az exportot. Az új korlátok miatt az árak megugrottak. Ez viszont beruházásokat indított el más országokban. 2010-ben kevés helyen bányásztak ritkaföldfémeket, Indiában, Brazíliában és Malajziában csak minimális termelés folyt. 2011-ben Nyugat-Ausztráliában új bánya indult, a Mount Weld nevű ősi vulkán megkövesedett láváját tárták fel. Az újraindított amerikai Mountain Pass bánya 2022-ben a világ ritkaföldfémeinek 15 százalékát termelte.

A ritkaföldfémek – nevükkel ellentétben – nem olyan ritkák. Ezt az elnevezést azért kapták, mert ritkának tartott ásványokból izolálták őket először. Ugyanakkor a kontinentális kéregben valamennyi ritkaföldfém gyakoribb, mint az ezüst, és egyes ritkaföldfémek, például a lantán vagy a ­cérium gyakoribbak a réznél. A legnagyobb készlet Kínáé, a teljes becsült mennyiség 37 százaléka van az ázsiai országban. – Az érc önmagában viszonylag keveset ér az érc használható formává alakításával járó összetett, gyakran környezetre veszélyes feldolgozás nélkül – mondta a Science.news.org-nak Julie Klinger, a newarki Delaware Egyetem geo­gráfusa. A ritkaföldfémeket úgy bányásszák, hogy hatalmas nyílt gödröket ásnak a földbe, ami szennyezheti a környezetet és megzavarhatja az ökoszisztémákat.

A feldolgozás során savakkal, nehézfémekkel és radioaktív anyagokkal teli szennyvíztavak keletkezhetnek, emellett nagy mennyiségű szilárd hulladék is termelődik.

A kínai Belső-Mongóliában található hatalmas Bayan Obo bánya adta a ritkaföldfém-termelés 45 százalékát 2019-ben. A Bayan Obo mintegy 4800 hektáron terül el, körülbelül feleakkora, mint a floridai Walt Disney ­World üdülőhely. Ez egyben az egyik legszennyezettebb hely a Földön. 2010-ben a közeli Baotou város tisztviselői felfigyeltek arra, hogy radioaktív, illetve arzén- és fluortartalmú bányahulladék szennyezi a mezőgazdasági területeket, a helyi vízkészleteket, valamint a közeli Sárga-folyót. A levegőt füst és mérgező por szennyezte, a lakók hányingerre, szédülésre, migrénre és ízületi gyulladásra panaszkodtak. Néhányuk bőrelváltozást tapasztalt, a ­fogaik elszíneződtek, amelyek az arzénnel való tartós érintkezésre utalt. 

– Az ország ritkaföldfémipara súlyos károkat okozott az ökológiai rendszerekben – ismerte el a Kínai Államtanács 2010-ben. A bányászat során a nehézfémek és egyéb szennyező anyagok kibocsátása a növényzet pusztulásával, valamint a felszíni vizek, a talajvíz és a mezőgazdasági területek szennyezésével járt. A túlzott ritkaföldfém-bányászat – írta a tanács – földcsuszamlásokhoz és folyók elszennyeződéséhez vezetett.

A hulladékban lévő nehézfémekkel és más mérgező anyagokkal kapcsolatos aggodalmak miatt 2019-ben tiltakozások törtek ki Malajziában. Az aktivisták által mérgező hulladékhegynek nevezett mintegy másfél millió tonna mellékterméket a malajziai Kuantan város közelében működő ritkaföldfém-leválasztó halmozta fel. A ritkaföldfémek feloldásához az ércet kénsavval kezelik, majd vízzel hígítják. Állandó tároló híján a cég a hulladékot Kuantan mellett tárolta. A maradvány nyomokban radioaktív tóriumot tartalmazhat. A cég szerint a telephelyen dolgozók évi 1,05 millisievertnél kevesebb sugárzásnak vannak kitéve, ami jóval a Nemzetközi Atomenergia-ügynökség által a dolgozókra vonatkozó húsz millisievert sugárterhelési küszöb alatt van.
A kutatók szerint az a megoldás, ha a bányászott erőforrásokat a lehető leghatékonyabban használják, a ritkaföldfémeket újrahasznosítják. Ezzel csökkenthető a bányászat környezeti hatása.

Mire jók ezek az anyagok?

Összesen 17 ritkaföldfémet tartanak számon, ezek pedig: szkandium, ­ittrium, lantán, cérium, prazeodímium, neodímium, prométium, szamárium, ­európium, gadolínium, terbium, diszprózium, holmium, erbium, túlium, itterbium, lutécium. Túlzás nélkül állítható, hogy a periódusos rendszer egyetlen elemcsoportjának sincs olyan sokrétű felhasználása, mint a ritkaföldfémeknek. Kulcsszerepet töltenek be számos iparágban, sok esetben más anyagokkal nem helyettesíthetők. A gépkocsigyártásban például a kipufogók katalizátorában (szénhidrogén és szén-monoxid oxidációja) használnak ilyen anyagokat. A kőolaj finomítása során lantánra és cériumra van szükség. Elsősorban a magas hőmérsékletnek és oxidációnak ellenálló ötvözetek gyártásában ritkaföldfémeket ötvözőként alkalmaznak.

Ilyen ötvözetekből készülnek a gyújtóberendezések, égőfejek vagy a gázturbinák. Jelentős mennyiségű lantánt használnak fel nikkel-fémhidrid-akkumulátorokhoz, amelyekben az anód egy lantántartalmú ötvözet.

Az ilyen akkumulátorok a hibrid járművek fontos részei. Egy Toyota Prius akkumulátorához 10-15 kilogramm lantán szükséges – jelent meg korábban a Magyar Tudomány havilapban. Mind a katódsugárcsöves, mind a plazma- vagy LCD-kijelzőkön, tévéképernyőkön, monitorokon a különböző színű világító képpontokhoz ritkaföldfém-vegyületeket használnak. A vörös képponthoz európium kell. A fehér színű LED szintén ritkaföldfémeket tartalmaz. Fontos alkalmazási terület a lézerek és az optikai kábelek világa. A lézerekben főleg a neodímiumot és a terbiumot használják. A száloptikás telekommunikációs kábelek igen nagy sávszélességet biztosítanak, és az üveghez adalékul adott erbium lézerfény-erősítőként működik, így lehetővé teszi a fényjel eljuttatását nagy távolságokra, külön közbeiktatott erősítők nélkül.

Az üveggyártásban a ritkaföldfémeket adalékanyagként használják, így módosítják az optikai tulajdonságokat. Szinte minden üvegterméket, például tükröket, szemüveglencséket, ­precíziós lencséket cérium­-oxiddal políroznak. A kerámiákban a ritkaföldfémeket főként az égetési hőmérséklet csökkentésére vagy színezésre használják. Egyik legfontosabb alkalmazásuk különleges mágneses tulajdonságaiknak köszönhető. Neodímiummágnesek kerültek a villanymotorokba és generátorokba. Legnagyobb mennyiségben a szélturbinák és a hibrid autók gyártásában használják a neodímiumot.

Űrkikötő a sarkkörön túl Megnyílt az első, műholdak felbocsátásával foglalkozó űrkikötő az Európai Unió kontinentális területén. A létesítmény Svédország északi részén, Kiruna közelében található az Esrange Űrközpontban – írta az MTI. A fejlesztés során három indítóállás és az ezekhez tartozó gigantikus hangárok készültek el, amelyek elég nagyok ahhoz, hogy több hordozórakétát is elhelyezhessenek itt. A létesítmény több más európai projekttel versengett az elsőségért. A svéd űrkutatási hivatal (SSC) tájékoztatása szerint a Francia Guyana területén, Kourouban található euró­pai űrkikötő tevékenységét fogja kiegészíteni. Az első műholdat 2023 végén bocsáthatják fel. Az Európai Űrügynökség (ESA) korábban az oroszországi Pleszeck űrrepülőterét is használta műholdak felbocsátására, az Európai Unió azonban az ukrajnai háború miatt úgy döntött, hogy csökkenti orosz kitettsé­geit. Ulf Kristersson svéd miniszterelnök szerint a jelenlegi geopolitikai helyzet megmutatta, mennyire fontos, hogy az Európai Unió hozzáférjen a világűrhöz. – Az Egyenlítőhöz közeli pályán keringő műholdak esetében – ezeknél szükség van egy kelet–nyugati irányú sebességkomponensre, amiben segít a Föld forgása – hasznos, ha az űrkikötő minél közelebb van az Egyenlítőhöz, hiszen annál nagyobb a kezdő kerületi sebesség. Bőven vannak viszont olyan típusú műholdak, amelyek poláris pályára kerülnek, vagyis nagyjából az egyenlítői síkra merőlegesen keringenek – tájékoztatott Frey Sándor, az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont munkatársa. Jellemzően ilyenek a földmegfigyelő vagy kémműholdak, mert erről a pályáról az egész Föld felszínét fel lehet térképezni bizonyos időközönként. Ezeknél pedig nincs jelentősége, hogy honnan indítják. (Az oroszországi Pleszeck is magas szélességen fekszik, innen is jellemzően magas pályahajlású műholdakat indítanak.) Így egy északi starthely valóban jól kiegészíti az Egyenlítőhöz közeli Kourou űrközpontot.

Borítókép: A kínai Bayan Obo bánya adta a világtermelés 45 százalékát 2019-ben (Fotó: Getty Images)