Evropská závislost na vzácných kovech se stává stále větším problémem, hlavně proto, že bez nich se nedají vyrábět moderní technologie. A tak hledá řešení, která by ji zbavila nutnosti nakupovat je z Číny nebo Konga. Tým norského vědce Arneho Ratvika nyní přišel s ambiciózním plánem získávat vzácné prvky z hnojiv.
Profesor Arne Petter Ratvik si sice udělal doktorát v USA na Univeristy of Tennessee v Knoxvillu, ale vědě se věnuje v Evropě, konkrétně v norském výzkumném institutu Sintef. A právě Evropě by také jeho výzkum měl nejvíce pomoci.
Ratvik totiž hledá způsob, jak by starý světadíl mohl uhasit hlad po vzácných prvcích. Ty sice evropský průmysl nutně potřebuje pro celou řadu klíčových moderních technologií, ale nemá k nim přístup, většinu zásob těchto surovin totiž drží státy vně EU – zejména Čína, Demokratická republika Kongo a Jihoafrická republika. Podle Evropské komise například Čína rafinuje všechny vzácné zeminy, které se celosvětově používají v permanentních magnetech.
Na čem stojí moderní svět
Vědci pod Ratvikovým vedením se zdroje pro evropský automobilový, počítačový, elektronický, energetický a další průmysl pokoušejí získat jinak. „Velmi dobré magnety by se daly vyrábět ze vzácných zemin, které bychom získávali z hnojiv,“ uvedl Ratvik pro časopis Horizon.
Projekt s názvem SecREEts probíhal čtyři a půl roku do listopadu 2022 a je natolik zajímavý, že získal podporu Evropské unie, která by ho chtěla využít pro zvýšení svých zásob vzácných zemin právě jejich separací při výrobě hnojiv. Zajištění přístupu Evropy k surovinám se dostalo na vrchol politické agendy EU, protože jejich nedostatek představuje slabá místa v evropských dodavatelských řetězcích; v březnu 2023 Komise navrhla stanovit, aby se v Evropě těžilo nejméně 10 procent, zpracovávalo 40 procent a recyklovalo 15 procent kriticky důležitých surovin, včetně vzácných zemin.
Odvážné cíle
Mezi vzácné zeminy patří 17 kovových prvků se zvláštními vlastnostmi, které usnadňují technologický pokrok v řadě průmyslových odvětví. Výzkum SecREEts se zaměřil na tři z nich, jež jsou klíčové pro přechod na zelenou energii v EU: dysprosium, neodym a praseodym. Všechny se využívají pro výrobu permanentních magnetů – bez nich se zase neobejdou elektromobily a větrné turbíny.
Podle Ratvika má technika těžby vyvinutá jeho týmem potenciál pokrýt přibližně 5–10 procent evropské poptávky po dysprosiu, neodymu i praseodymu, čili alespoň část nároku, který vznáší komisaři.
„Vyvinuli jsme integrovaný proces jejich získávání v rámci procesu výroby hnojiv, který umožňuje odebírat současně i prvky vzácných zemin,“ řekl Ratvik. Fosfátové horniny používané k výrobě hnojiv podle něj obsahují 0,3 až 1 procento vzácných zemin. V současné době je příliš náročné je získávat, a tak tyto prvky nejčastěji končí v hnojivu, aniž by se někdo namáhal je z něj odstranit.
Nové metody jako například ta Ratvikova ale mohou pomocí moderních technologií těžit i tyto špetky – a protože Evropa potřebuje i spoustu hnojiv, získala by při tomto procesu i poměrně značné množství dysprosia, neodymu a praseodymu.
Fosfátová hnojiva se vyrábějí rozpouštěním fosfátových hornin v kyselině. V dalších krocích se nežádoucí prvky přemění na pevné látky a odfiltrují se. Tým SecREEts do toho zařadil další srážecí krok, který umožňuje odstranění vzácných zemin z výrobního proudu. V rámci projektu se to v praxi bez větších problémů podařilo – vzácné zeminy se nakonec dostaly do továren na výrobu magnetů v Německu a Velké Británii.
Problémem zůstává, že je zapotřebí tuto technologii škálovat tak, aby se dala použít nejen v malých množstvích, ale opravdu v průmyslových kvantitách.
