מסכי המגע של טלפונים ניידים, שפופרות פלורסנט, רכיבים של מכוניות חשמליות ורבים מהמכשירים הטכנולוגיים שאנו משתמשים בהם דורשים אלמנטים כימיים בעלי שם מיוחד לתפקוד תקין: כדורי אדמה נדירים. למרות ששמם עשוי לרמוז על כך, אלמנטים אלו אינם נדירים כפי שהם נראים, אך חשיבותם הולכת וגוברת בנוף הטכנולוגי של ימינו. אנשים רבים תוהים,מהן הארצות הנדירות?
במאמר זה, נחקור מהם כדורי אדמה נדירים, מדוע הם חיוניים לטכנולוגיה המודרנית, מהיכן הם מגיעים וכיצד לניצול שלהם יש השלכות כלכליות וסביבתיות גלובליות.
מהן האדמות הנדירות?
כדורי אדמה נדירים הם קבוצה של 17 יסודות כימיים אשר, למרות שמם, אינם נדירים במיוחד בקרום כדור הארץ. יסודות אלה כוללים לנתנום (La), cerium (Ce), פרזודימיום (Pr), ניאודימיום (Nd), פרומתיום (Pm), סמיום (Sm), אירופיום (Eu), גדוליניום (Gd), טרביום (Tb), דיספרוזיום ( Dy), הולמיום (Ho), ארביום (Er), thulium (Tm), איטרביום (Yb), לוטטיום (Lu), סקנדיום (Sc) ואיטריום (Y).
לאורך ההיסטוריה של הכימיה, תחמוצות היו ידועות כ'כדור הארץ', ומכאן השם. למרות שחלק מהאלמנטים הללו נפוצים כיום יותר ממה שמרמז שמם, השימוש הספציפי שלהם בטכנולוגיה מודרנית הופך אותם לרכיבים בעלי ערך רב. לדוגמה, צריום נמצא בשפע כמעט כמו נחושת.
ידוע כי אלמנטים אלו חולקים מאפיינים ייחודיים כגון מוליכות חשמלית גבוהה, תכונות מגנטיות וזוהרות, מה שהופך אותם לחיוניים עבור יישומים טכנולוגיים מתקדמים רבים.
מה הופך כדורי אדמה נדירים לחשובים?
השימוש באדמה נדירה החל לעלות באופן משמעותי במהלך שנות החמישים והשישים, במיוחד בתעשייה הצבאית. עם זאת, ב-1950 השנים האחרונות, הביקוש שלה גדל באופן אקספוננציאלי בשל תפקידו המהותי בייצור טכנולוגיות מתקדמות שאנו משתמשים בהן מדי יום.
לדוגמה, מגנטים נדירים של אדמה, כגון ניאודימיום, משמשים במנועי רכב חשמליים ובטורבינות רוח. מגנטים אלו חזקים במיוחד, המאפשרים לייצר מנועים קומפקטיים ויעילים יותר. נוסף לכך הוא שאלמנטים כמו לנתנום ונאודימיום חיוניים עבור סוללות שמניעים רכבים חשמליים והיברידיים.
לאס אנרגיות מתחדשות הם גם מסתמכים במידה רבה על כדורי אדמה נדירים. טורבינות רוח, למשל, משתמשות באלמנטים אלה כדי לשפר את היעילות האנרגטית שלהן. בנוסף, אלמנטים כגון אירופיום וטרביום משמשים במסכי LED ו-LCD כדי לשפר את איכות התמונה והצבע.
למרות שאלמנטים מסוימים, כגון סריום, אינם נדירים במיוחד, ה קושי של מיצוי וזיקוק והריכוז הנמוך של יסודות אחרים בקרום כדור הארץ הופך את ייצורו ליקר ומורכב. תהליך זה עלול להזיק לסביבה ונשלט על ידי מעט מדינות, מה שהופך את כדורי הארץ הנדירים למשאב אסטרטגי וקריטי עבור הכלכלה העולמית.
מאיפה מקבלים כדורי אדמה נדירים?
מבחינה היסטורית, מדינות כמו ארצות הברית ואוסטרליה היו היצרניות העיקריות של כדורי אדמה נדירים. עם זאת, מאז שנות ה-1990, סין שלטה למעשה בייצור העולמי, ושולטת ב-97% מהשוק ב-2011.
הריכוזיות הגיאופוליטית הזו יצרה דאגה ברחבי העולם, שכן הפסקת האספקה על ידי סין עלולה להשפיע ברצינות על הייצור של כלי רכב חשמליים, מכשירים אלקטרוניים, טכנולוגיות ביטחוניות, בין תעשיות רבות אחרות התלויות באלמנטים אלו.
בשנים האחרונות החלו מאמצים להפחית את התלות בסין. מדינות כמו אוסטרליה, גרינלנד וברזיל הגבירו את מאמציהם לחקור מרבצים חדשים. בנוסף, האיחוד האירופי השקיע במחקר גיאולוגי כדי לזהות מקורות חדשים בשטחו, כמו הגילוי האחרון של מרבצים בשוודיה שיכולים להקל על הלחץ על השוק.
השפעות סביבתיות של הפקת אדמה נדירה
אחד האתגרים הגדולים ביותר של ייצור אדמה נדירה הוא ההשפעה הסביבתית הגבוהה שלו. תהליך המיצוי והזיקוק של יסודות אלו מזהם מאוד. הטכניקות המשמשות למיצוי אדמה נדירה מייצרות כמויות גדולות של פסולת רעילה שעלולה לזהם מים, אוויר ואדמה.
בנוסף, במהלך המיצוי והעיבוד מקובל למצוא יסודות רדיואקטיביים נוספים, כמו תוריום, המחמירים את ההשפעה הסביבתית. זה נושא שמעורר דאגה גוברת, במיוחד בסין, שם מתרחשת רוב הפעילות הזו.
כדי לטפל בבעיות אלו, חברות ותעשיות מחפשות דרכים לעשות זאת לשפר תהליכי מיצוי ולהפוך אותם ליותר קיימא. כמו כן, ההשקעה בטכנולוגיות מיחזור הולכת וגדלה כדי להפחית את הצורך לחלץ תמיד כדורי אדמה נדירים חדשים.
כלכלה מעגלית ומיחזור של אדמה נדירה
אחת הדרכים לצמצם את ההשפעה הסביבתית ולהפחית את התלות בסין היא ליישם א כלכלה מעגלית שבו כדורי אדמה נדירים ניתן לשחזר, לעשות בהם שימוש חוזר ולמחזר.
נכון לעכשיו, רק חלק קטן, פחות מ 1%, של יסודות כדור הארץ הנדירים במחזור ממוחזרים. עם זאת, הפוטנציאל הוא ניכר וחברות כמו טסלה החלו לבחון אפשרויות להפחתת כמות כדור הארץ הנדירים הדרושה במנועים החשמליים שלהן.
אימוץ הכלכלה המעגלית בתעשיית כדור הארץ הנדירים יכול לא רק להפחית את הביקוש לכרייה אלא גם להוביל לחידושים טכנולוגיים יעילים וברי קיימא יותר. מיחזור אלמנטים אלו הוא המפתח להבטחת אספקה יציבה ובטוחה בעתיד.
ככל שהביקוש לאדמת אדמה נדירה ממשיך לגדול, החיפוש אחר שיטות מיצוי בנות קיימא יותר ופיתוח טכנולוגיות מיחזור יעילות יותר יהיו קריטיים להתמודדות עם האתגרים הנובעים מהשימוש באלמנטים יקרי ערך אלה.