În 1788, un miner a cărui identitate este învăluită și astăzi în mister a descoperit o rocă neagră neobișnuită într-o mină din orașul suedez Ytterby, situat la 25 de kilometri nord de Göteborg. Noua rocă a primit un nume la fel de neobișnuit: pământ rar. Pământ pentru că așa se numeau la vremea respectivă rocile care se dizolvau în acid, rar pentru că era prima rocă metalică de acest fel descoperită vreodată, iar oamenii credeau că este rară. Abia în 1794 acest element metalic a primit și un nume oficial din partea chimistului Johan Gadolin: yttria, după numele orașului în care a fost descoperit. 

Așa cum aveau să descopere ulterior chimiștii, pământurile rare nu erau deloc rare. Pe parcursul deceniilor care au urmat, oamenii de știință au identificat 17 elemente metalice asemănătoare cu cel descoperit inițial în mina din Ytterby, iar 15 dintre acestea au fost grupate în așa-numita grupă a Lantanidelor din Sistemul Periodic al Elementelor inventat inițial de chimistul Dmitri Mendeleev în 1869. 

La ce sunt utile pământurile rare?

Inițial, pământurile rare au fost folosite mai degrabă experimental începând din 1880, însă au căpătat brusc o importanță majoră în 1939, atunci când Otto Hahn, Lise Meitner și Fritz Strassmann au descoperit fisiunea uraniului. Aceștia au identificat o serie de pământuri rare în cadrul fisiunii nucleare, un proces chimic care avea să conducă în cele din urmă la inventarea bombei nucleare. 

Ca urmare a proprietăților conductive și magnetice, pământurile rare sunt utile atunci când sunt amestecate în cantități mici cu alte metale mai frecvent întâlnite. 

După al doilea Război Mondial, Statele Unite, Uniunea Sovietică și, începând din anii ‘70, China au început să investească resurse financiare semnificative pentru identificarea și utilizarea pământurilor rare în numeroase industrii, mai întâi legate de domeniul militar, iar ulterior și de domeniul civil, cu scopul de a obține supremația din punct de vedere tehnologic și economic. 

Astfel, dacă inițial cercetătorii au folosit pământuri rare precum yttriu sau scandiu în producția de radare, lasere sau pentru îmbunătățirea performanțelor avioanelor de luptă, ulterior aceștia și-au îndreptat atenția și spre produse dedicate populației. 

De exemplu, erbiu este un pământ rar utilizat în cablurile de fibră optică pentru conexiunile rapide la internet, în timp ce lantan și neodim sunt pământuri rare folosite inițial în bateriile Ni-MH din primele dispozitive portabile, dar și în bateria care alimenta prima generație Toyota Prius. În prezent, lantanul se folosește pentru lentilele camerelor foto, electrozii pentru baterii sau chiar pentru sisteme de stocare a hidrogenului. Yttriu este un pământ rar folosit inclusiv pentru catodul bateriilor Li-Ion, iar ceriul este util în special pentru turbinele eoliene. Alte pământuri rare sunt folosite inclusiv in procesul de producție pentru motoare electrice. 

Cu alte cuvinte, pământurile rare sunt esențiale pentru industria auto, întrucât sunt utilizate atât pentru motoarele electrice, cât și pentru bateriile Li-Ion care stochează energia electrică. 

Unde se găsesc pământurile rare?

În ciuda faptului că au fost descoperite inițial în Suedia, pământurile rare sunt disponibile în abundență pe alte continente. Potrivit datelor publicate de agenția guvernamentală United States Geological Survey (USGS) și valabile pentru anul 2020, la nivel global există rezerve de circa 120 de milioane de tone de pământuri rare. 

Dintre acestea, 44 de milioane de tone de pământuri rare, adică aproape 37% din rezervele globale, se află în China, în timp ce Vietnam și Brazilia găzduiesc rezerve de câte 22 de milioane de tone de pământuri rare. Rusia are de asemenea rezerve însemnate cantitativ, de circa 12 milioane de tone, iar pe pozițiile următoare sunt India cu 6,9 milioane de tone și Australia cu 3,3 milioane de tone. Statele Unite dețin rezerve de numai 1,4 milioane de tone, adică doar 1,16% din total. 

Pe de altă parte, situația este complet diferită atunci când vine vorba despre exploatarea efectivă a zăcămintelor de pământuri rare. Astfel, în 2019, producția globală de pământuri rare a fost de 210.000 de tone. Din această cantitate, 132.000 de tone a fost produsă doar în China, care a acoperit astfel aproape 63% din producția globală de pământuri rare. Poziția a doua în topul producătorilor a fost ocupată de Statele Unite cu 26.000 de tone, în timp ce Myanmar și Australia au fost de asemenea aproape cu producții de 22.000 și, respectiv, 21.000 de tone. 

Practic, în prezent, numeroase industrii sunt dependente în special de pământurile rare exploatate de China, iar acest lucru este îngrijorător în special pentru statele europene și SUA, în contextul în care relațiile economice cu China sunt în ultima perioadă dificile din cauza contextului geopolitic. 

Descoperirea din Suedia

Acesta este contextul în care, la începutul acestui an, compania minieră de stat LKAB a anunțat descoperirea unui zăcământ de pământuri rare în regiunea Kiruna din nordul Suediei. Zăcământul se numește Per Geijer și se află poziționat la mică distanță de actuala mină Kiruna, considerată cea mai mare și mai modernă mină pentru explorarea minereurilor de fier din lume, care asigură peste 80% din producția anuală de minereuri de fier a Europei. De la inaugurarea din 1898, din această mină au fost extrase peste 950 de milioane de tone de minereu de fier. 

Noul zăcământ de pământuri rare este evaluat la aproximativ un milion de tone de pământuri rare, ceea ce îl transformă de departe în cel mai mare zăcământ de acest fel din Europa. LKAB menționează însă că depozitul conține aproximativ 500 de milioane de tone de minereuri de fier, iar pământurile rare au fost identificate într-o compoziție care include și fosfor. De altfel, noul zăcământ include de peste șapte ori mai mult fosfor decât mina Kiruna, un aspect de asemenea important în contextul în care fosforul este unul dintre cei trei nutrienți folosiți în fertilizatorii minerali pentru producția de alimente. 

Primul pas gândit de LKAB pentru noua exploatare este realizarea unei galerii subterane cu o lungime de câțiva kilometri, la o adâncime de circa 700 de metri, care să conecteze mina Kiruna de noul zăcământ Per Geijer. Această galerie va permite minerilor să investigheze în detaliu noul zăcământ pentru a estima cu o precizie mai mare cantitatea de pământuri rare, dar și cantitatea de fosfor. 

Exploatarea noului zăcământ

În ciuda entuziasmului generat de noua descoperire a zăcământului de pământuri rare, exploatarea propriu-zisă a acestuia va începe la capătul unui proces lung. 

Întrucât pământurile rare se află la mare adâncime, exploatarea acestora este pe de o parte dificilă și scumpă din punct de vedere tehnic, iar pe de altă parte reprezintă o provocare majoră din punct de vedere al protecției mediului înconjurător. 

În mod uzual, în urma procesului de exploatare a pământurilor rare rezultată cantități mari de apă uzată care poate contamina cu ușurință solul și apa potabilă. În plus, reziduurile solide rezultate, de asemenea, în urma exploatărilor miniere de acest gen pot conduce la contaminarea solului cu metale. În ansamblu, exploatarea poate afecta semnificativ apele curgătoare, solul și organismele care trăiesc în regiunea respectivă. 

Suntem pe deplin conștienți de provocările care apar din utilizarea solului prin dezvoltarea acestui zăcământ într-o mină și va trebui să analizăm cum să evităm, cum să minimalizăm și cum să compensăm pentru asta. Numai atunci ne putem gândi la obținerea unei autorizații de mediu pentru ca apoi să primim permisiunea de a începe exploatarea. 

Jan Moström, CEO LKAB. 

De altfel, legislația actuală din Suedia este una dintre cele mai complexe și solicitante când vine vorba despre obținerea unei autorizații pentru exploatare minieră. Din acest motiv, LKAB anticipează că primele pământuri rare ar putea fi extrase din noul zăcământ abia peste 10 sau chiar 15 ani. 

Investim mult pentru a merge mai departe și ne așteptăm să avem nevoie de câțiva ani pentru a investiga zăcământul în detaliu și condițiile în care acesta poate fi profitabil și sustenabil. Dacă ne uităm la modul în care s-au autorizat alte exploatări miniere în industria noastră, vor mai trece cel puțin 10-15 ani până când vom putea începe propriu-zis exploatarea și livrarea pământurilor rare pe piață.

Jan Moström, CEO LKAB.

Investigațiile care vor avea loc pe parcursul următorilor ani vor permite companiei miniere să estimeze cu un grad mai mare de precizie cantitatea de pământuri rare din noul zăcământ. În cazul în care depozitele vor fi confirmate, înseamnă că doar acest zăcământ va avea o cantitate de pământuri rare apropiate de cele 1,4 milioane de tone disponibile în prezent în Statele Unite. 

Chiar dacă zăcământul este relativ mic comparativ cu rezervele de 44 de milioane de tone din China, acesta ar putea juca un rol major pentru a reduce dependența de statul chinez în ceea ce privește dezvoltarea bateriilor, motoarelor electrice sau a turbinelor eoliene. De altfel, toate aceste industrii sunt considerate esențiale de Uniunea Europeană pentru tranziția către o economie fără emisii de dioxid de carbon până în anul 2050. 

Exemplul din Statele Unite

În urmă cu numai un deceniu, Statele Unite se aflau într-o situație asemănătoare cu cea din prezent a Europei. Mina de pământuri rare Mountain Pass din Deșertul Mojave fusese închisă cu câteva decenii în urmă din cauza prețurilor foarte scăzute practicate de China. 

Situația s-a schimbat radical în anul 2010, atunci când China a blocat accesul Japoniei la pământuri rare după ce autoritățile de la Tokyo l-au arestat pe căpitanul chinez al unui vas de pescuit. A fost momentul în care autoritățile americane au realizat că sunt dependente de pământurile rare exploatate de China și că statul asiatic poate oricând să impună restricții de export. 

În acest context, mina Mountain Pass a fost redeschisă în anul 2012 de proprietarul MP Materials, iar în prezent este singurul zăcământ de pământuri rare exploatat în Statele Unite. Producția anuală este de circa 26.000 de tone de pământuri rare, echivalentul a circa 15% din producția globală. Totuși, există o problemă: pentru moment,  pământurile rare extrase din mină sunt vândute rafinăriilor din China în loc să fie procesate local în Statele Unite, însă MP Materials speră să remedieze această problemă în următorii ani. 

De altfel, în ultima perioadă, tensiunile politice dintre China și Statele Unite au avut ca efect o interdicție de export din partea Chinei pentru unele materii prime folosite intens în industria de produse electronice, cum ar fi galiu și germaniu. În plus, începând din 1 decembrie, China va limita exportul de grafit, un material folosit în producția de baterii Li-Ion, în contextul în care statul asiatic este cel mai mare productor și exportator de grafit din lume. 

În acest context, descoperirea zăcământului de pământuri rare din Suedia poate juca un rol important pentru Europa pe termen lung, în special pentru industria auto. 

Accesul la pământurile rare reprezintă un factor de risc crucial atât pentru gradul de competitivitate al industriei europene, cât și pentru tranziția climatică. Avem o problemă cu aprovizionarea de pământuri rare. Fără exploatări miniere nu pot exista vehicule electrice. 

Jan Moström, CEO LKAB.