Η Σουηδία θα μπορούσε να εξελιχθεί σε σημαντική πηγή σπάνιων γαιωδών στοιχείων, απαραίτητων για την παραγωγή μαγνητών και τεχνολογιών πράσινης ενέργειας. Αντί να επικεντρωθούν σε ένα μόνο μέταλλο-στόχο, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα καταγράφουν συστηματικά όλα τα στοιχεία που περιέχονται στα σουηδικά κοιτάσματα, με στόχο να αναπτύξουν στη συνέχεια μαγνήτες βασισμένους σε αυτούς τους φυσικά διαθέσιμους συνδυασμούς, μειώνοντας δυνητικά τη ρύπανση, τα απόβλητα και την εξάρτηση από την Κίνα.
Ένα γεωπολιτικό πρόβλημα
Η μετάβαση στην καθαρή ενέργεια στηρίζεται σε μια χούφτα υλικών που παραμένουν σχεδόν αόρατα στο ευρύ κοινό. Οι μαγνήτες σπάνιων γαιών τροφοδοτούν τα πάντα, από ηλεκτρικά αυτοκίνητα και υπεράκτιες ανεμογεννήτριες μέχρι έξυπνα τηλέφωνα και προηγμένα αμυντικά συστήματα. Ωστόσο, η αλυσίδα εφοδιασμού πίσω από αυτά τα υλικά είναι εξαιρετικά συγκεντρωμένη, περιβαλλοντικά επιβαρυντική και ολοένα πιο ευάλωτη σε γεωπολιτικές εντάσεις.
Αυτή ακριβώς την ένταση επιδιώκει να αλλάξει ο Martin Sahlberg, καθηγητής Χημείας Υλικών στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα. Όπως εξηγεί, πρόκειται ουσιαστικά για ένα γεωπολιτικό ζήτημα: η Κίνα κυριαρχεί στην επεξεργασία σπάνιων γαιών και στην παραγωγή μαγνητών, αποκτώντας τεράστια επιρροή πάνω σε υλικά που είναι απαραίτητα για την καθαρή ενέργεια, την ηλεκτρονική βιομηχανία, τα αμυντικά συστήματα και την προηγμένη μεταποίηση. Πρόσφατοι περιορισμοί στις εξαγωγές έχουν δείξει πόσο γρήγορα αυτή η εξάρτηση μπορεί να μετατραπεί σε κίνδυνο για την εφοδιαστική αλυσίδα.
Γιατί η εξόρυξη σπάνιων γαιών είναι τόσο δύσκολη
Η παραγωγή σπάνιων γαιών με καθαρό τρόπο είναι εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση. Ο διαχωρισμός τους από το πέτρωμα απαιτεί συχνά ισχυρά χημικά, ενώ ραδιενεργά στοιχεία μπορεί να συνυπάρχουν στα ίδια κοιτάσματα, καθιστώντας τη σημερινή διαδικασία εξαιρετικά ρυπογόνο, όπως χαρακτηριστικά αναφέρει ο ίδιος ο ερευνητής.
Το παράδοξο είναι ότι τα σπάνια γαιώδη στοιχεία δεν είναι πάντα πραγματικά σπάνια. Η πρόκληση έγκειται στο να εντοπιστούν σε κοιτάσματα αρκετά πλούσια ώστε να αξίζει η εξόρυξή τους, και στη συνέχεια να διαχωριστούν χωρίς να δημιουργηθεί ένα νέο περιβαλλοντικό πρόβλημα.
Η Σουηδία φαίνεται να έχει πλεονέκτημα σε αυτόν τον τομέα. Έχουν εντοπιστεί κοιτάσματα σε περιοχές όπως το Κίρουνα, το Μπέργκσλαγκεν και το Νόρα Καρ, κοντά στο Γκρένα. Η κρατική εταιρεία εξόρυξης LKAB έχει περιγράψει την περιοχή του Κίρουνα ως το μεγαλύτερο γνωστό κοίτασμα σπάνιων γαιών στην Ευρώπη, με αναφερόμενα αποθέματα άνω του 1,3 εκατομμυρίου τόνων οξειδίων σπάνιων γαιών στη θέση Per Geijer.
Το σχέδιο για πιο καθαρούς μαγνήτες
Η έρευνα του Sahlberg εστιάζει σε μια διαφορετική προσέγγιση της εξόρυξης σπάνιων γαιών. Αντί να στοχεύουν σε ένα συγκεκριμένο μέταλλο και να αντιμετωπίζουν τα υπόλοιπα ως απόβλητο, η ομάδα του επιδιώκει να χαρτογραφήσει το πλήρες χημικό μείγμα που υπάρχει στα σουηδικά κοιτάσματα και να σχεδιάσει μαγνήτες γύρω από όσα είναι πραγματικά διαθέσιμα εκεί.
Ο ίδιος παρομοιάζει τη διαδικασία με μια απογραφή του «τι υπάρχει στο ψυγείο»: ιστορικά, η εξόρυξη γινόταν στοχευμένα για ένα συγκεκριμένο μέταλλο, όπως σίδηρος, χαλκός ή χρυσός. Η νέα προσέγγιση επιδιώκει να καταγράψει ποια στοιχεία υπάρχουν στα κοιτάσματα και σε ποιες αναλογίες, ώστε να αξιοποιηθούν όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά, δημιουργώντας νέες «συνταγές μαγνητών» βασισμένες στα διαθέσιμα στοιχεία.
Αυτή η λογική θα μπορούσε να καταστήσει την παραγωγή σπάνιων γαιών λιγότερο σπάταλη εξαρχής. Αν οι μαγνήτες σχεδιαστούν γύρω από την τοπική χημική σύσταση των ορυκτών, η Σουηδία ενδέχεται να χρειαστεί λιγότερα εντατικά στάδια καθαρισμού, μειώνοντας το περιβαλλοντικό αποτύπωμα τόσο της επεξεργασίας όσο και της κατασκευής.
Χτίζοντας μια βιώσιμη αλυσίδα εφοδιασμού
Σήμερα η Κίνα διατηρεί ουσιαστικά παγκόσμιο μονοπώλιο στον τομέα, όμως η Σουηδία διαθέτει, εκτός από τα κοιτάσματα, καλή πρόσβαση σε νερό και σχετικά φθηνή ενέργεια, καθώς και ισχυρό ενδιαφέρον για την πρωτοπορία στην πράσινη μετάβαση, όπως σημειώνει ο Sahlberg.
Στο ερευνητικό πρόγραμμα συμμετέχουν θεωρητικοί φυσικοί, γεωλόγοι και μηχανικοί υλικών, με στόχο να χαράξουν μια πιο καθαρή διαδρομή από το ακατέργαστο πέτρωμα μέχρι τον τελικό μαγνήτη. Ο ίδιος περιγράφει την προσπάθεια ως βασική έρευνα εμπνευσμένη από πρακτικές εφαρμογές, τονίζοντας ότι, παρότι πρόκειται για βασική έρευνα, κινείται σε έναν τομέα εξαιρετικής τεχνολογικής σημασίας.
Το ευρύτερο πλαίσιο
Η προσπάθεια αυτή εντάσσεται σε ένα ευρύτερο ευρωπαϊκό ενδιαφέρον για μείωση της εξάρτησης από την Κίνα, η οποία εξακολουθεί να ελέγχει το μεγαλύτερο μέρος της παγκόσμιας ικανότητας διαχωρισμού, επεξεργασίας και κατασκευής μαγνητών σπάνιων γαιών. Ένα κοίτασμα σαν αυτό της Σουηδίας δεν αναμένεται να αλλάξει άμεσα την παγκόσμια εικόνα, καθώς η μετάβαση από την ανακάλυψη ενός κοιτάσματος στην πλήρη λειτουργία ορυχείων και εργοστασίων επεξεργασίας απαιτεί συνήθως πολλά χρόνια. Ωστόσο, η ερευνητική προσέγγιση της Ουψάλα, που επιδιώκει να αξιοποιήσει το σύνολο των διαθέσιμων στοιχείων και όχι μόνο ένα, θα μπορούσε να αποτελέσει σημαντικό βήμα προς μια πιο βιώσιμη και λιγότερο εξαρτημένη από την Κίνα αλυσίδα εφοδιασμού κρίσιμων υλικών.
Πηγή: Πανεπιστήμιο της Ουψάλα (Uppsala University)