Vzácné zeminy ze 70 % „čínské“

Za vzácné zeminy jsou označovány prvky skandium, yttrium a dalších patnáct lanthanoidů. Označení je nepřesné, protože se jedná v podstatě o kovy, a jejich vzácnost spočívá v tom, že se v horninách zemské kůry vyskytují v nízkých koncentracích. Přibližně 70 procent světové produkce vzácných zemin kontroluje Čína, která tak má na globální trh naprosto dominantní vliv.

Vzácné zeminy jsou nezbytné pro výrobu široké škály zařízení od spotřební elektroniky po pokročilé vojenské systémy. Vykazují jedinečné chemické i fyzikální vlastnosti, dobře vedou teplo i elektrický proud, fungují i v extrémních podmínkách, a jsou tak nepostradatelné v odvětvích vyžadujících vysoký výkon, přesnost a odolnost. Superslitiny, supravodiče, lineární pohon počítačových disků, pevnolátkové lasery, vláknová optika… nic z toho by tu bez nich nebylo.

Používají se při výrobě polovodičových čipů pro mobilní telefony, notebooky či tablety, umělou inteligenci, datová centra a moderní komunikační technologie vůbec. Zásadně přispívají k tomu, že je současná elektronika výkonná, přitom kompaktní s nízkou hmotností a hlavně vysoce spolehlivá i při intenzivním a dlouhodobém používání.

Vzácné zeminy nacházejí uplatnění i v oblasti zobrazovacích technologií a osvětlení. Europium, terbium nebo yttrium zajišťují stálý světelný výkon a napomáhají vytváření širokého spektra sytých, živých barev na displejích mobilů, notebooků a televizorů nebo monitorech počítačů. I díky nim LED diody vykazují dlouhou životnost bez ztráty jasu a barevné stálosti.

Strategický význam mají vzácné zeminy pro vojenský průmysl. Se svou minimální hmotností a naopak maximální odolností a vysokou přesností se staly neodmyslitelnou součástí vyspělých zbraňových systémů. Najdeme je v letounech či řízených střelách, používají se v radarových technologiích i armádních komunikačních systémech. Jejich dostupnosti tak má i důležitý bezpečnostní rozměr.

Na vzácné zeminy spoléhají i obnovitelné zdroje energie. Neodym, dysprosium, praseodym a terbium jsou nenahraditelné pro permanentní magnety generátorů turbín, které přetvářejí kinetickou energii větru na elektřinu, či pro elektromotory automobilů. Tyto magnety umožňují miniaturizaci zařízení bez ztráty výkonu, který je rozhodující pro efektivitu celého systému.

Vzácné zeminy jako stabilizátory a příměsi zvyšují kapacitu, bezpečnost a životnost baterií. To je podstatné nejen pro ukládání elektřiny ze solárních panelů nebo dalších obnovitelných zdrojů, ale i pro elektromobilitu. Napomáhají také rozvoji odvětví pokročilých baterií, například v lithium-železo-fosfátových nebo takzvaných solid-state článcích, které se pokoušejí nahradit kapalný elektrolyt pevným.

Motivací pro aplikaci pevného elektrolytu je vyšší bezpečnost eliminací rizika jeho úniku nebo vznícení. Vyšší energetická hustota pevného elektrolytu koncentruje více energie na menším prostoru, což znamená nejen kompaktnější rozměry a nižší hmotnost, ale také prodlužuje dojezd elektromobilů. Přínosem je rovněž rychlejší nabíjení a vyšší odolnost baterie vůči opakovanému nabíjení. Výroba článků s pevným elektrolytem zatím ovšem generuje několikanásobně vyšší náklady než u běžných li-ion baterií, protože vývoj vhodného pevného elektrolytu je složitý.

Drtivá většina těžby a zpracování vzácných zemin se uskutečňuje v Číně, která tak má možnost ovlivňovat ceny, dostupnost i směřování vývozu. Zatímco ostatní komodity jsou víceméně předmětem globální burzovní regulace a mezinárodních dohod, trh se vzácnými zeminami zůstává prakticky monopolní, což Číně poskytuje strategickou výhodu.

Proto sílí snaha o diverzifikaci zdrojů. Vzácné zeminy tak byly opakovaně i předmětem jednání mezi ukrajinským prezidentem Volodymyrem Zelenskym a prezidentem USA Donaldem Trumpem, mimo jiné při jejich setkání koncem února i koncem června letošního roku. Americká hlava státu konstatovala, že Ukrajina má „velmi cenné vzácné zeminy“, které by mohly být součástí dohody o bezpečnostních zárukách. Hodnota ukrajinských nerostných surovin může údajně dosahovat až 11,5 bilionu dolarů.

Ukrajina má velké zásoby lithia, niklu, kobaltu, manganu a titanu, které jsou rovněž nepostradatelné pro zelené technologie a high-tech průmysl. Nicméně kromě malých skandiových dolů vzácné zeminy prakticky netěží. Je proto možné, že Trump zaměnil vzácné zeminy za širší kategorií „kritických nerostů“. Odborníci se shodují, že Ukrajina je potenciálně držitelem největších lithiových ložisek v Evropě, s ohledem na probíhající otevřený válečný konflikt s Ruskem je ale těžba surovin pozastavena.

Spojené státy v posledních letech obnovily těžbu v lokalitě Mountain Pass v Kalifornii, která v 80. letech patřila k největším světovým producentům. Stále hlasitěji se v souvislosti s prolomením zákazu těžby různých surovin mluví o Aljašce. Infrastrukturu pro těžbu a zpracování vzácných zemin rozšiřuje u svých ložisek Austrálie.

Evropa nalezišti nedisponuje, a tak se státy starého kontinentu věnují především experimentům s recyklací vzácných zemin z elektroodpadu jako mobilních telefonů, elektromotorů nebo baterií. Získávání vzácných zemin touto cestou je však velmi drahé a na trhu neobstojí.

Vědci a další specialisté proto vedle hledání nových ložisek pracují i na zdokonalování metod extrakce a separace, jež by dokázaly efektivněji využít i menší nebo dosud nevytěžitelná ložiska, pokud možno s menší ekologickou zátěží. Zaměřují se i na vývoj materiálů, které by mohly v některých aplikacích vzácné zeminy částečně nahradit. Zmíněné alternativy ale z hlediska objemu i technologické vyspělosti zatím naprosto nemohou konkurovat čínské produkci. Je přitom zřejmé, že význam vzácných zemin bude s rostoucí poptávkou po pokročilých technologiích a obnovitelných zdrojích energie nadále stoupat.