Metale ziem rzadkich. W tym wyścigu Europa przegrywa

Wybuch dynamitu i tylko nieznacznie cichsze oklaski urzędników oznajmiły w lutym otwarcie w fińskim Kaustinen pierwszych w Europie kopalni i zakładu przetwarzania litu. Imponująca, obejmująca tereny trzech gmin inwestycja przez dwie dekady będzie dostarczać metal potrzebny do produkcji wszystkiego, co ma baterie – od szczoteczek elektrycznych po drony.

Kilka lat temu kopalnia odkrywkowa w środku lasu wzbudziłaby u Finów kontrowersje. Teraz Finnish Minerals Group, państwowa spółka z udziałami w zakładzie, zmienia logo na zielone i zapowiada budowę „zrównoważonego łańcucha dostaw materiałów do baterii”.

Kaustinen pokazuje paradoksy wyścigu o nowe, kluczowe surowce: złoża są często w miejscach cennych ekologicznie i żeby przestawić się na zieloną energię, trzeba planetę jeszcze trochę zanieczyścić. A to tylko lit – obok kobaltu czy platyny jeden z kilkudziesięciu surowców krytycznych, które pozwalają np. na modernizację armii.

Prawdziwa walka rozgrywa się o siedemnaście z nich. 

Nazywa się je pierwiastkami ziem rzadkich. Wszystkie przewiną się w tym tekście. Zaczniemy jednak od science fiction.

W serialu „For All Mankind”, który opowiada alternatywną historię podróży w kosmos, ludzkość przechwytuje bogatą w najcenniejsze surowce asteroidę. Nagły do nich dostęp wywraca stosunki gospodarcze na Ziemi do góry nogami. Zyskują ci, którzy potrafią je wydobywać i przetwarzać.

Czy dziś jesteśmy w podobnym momencie?

– Nazwę „pierwiastki ziem rzadkich” znamy od XIX w., ale dopiero teraz zaczęły one zmieniać relacje między państwami – mówi prof. Paweł Bogacz z Wydziału Inżynierii Lądowej i Gospodarki Zasobami Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. – Pojawiło się oręże, którym w geogospodarce już się wojuje.

– To bomba atomowa umieszczona pod rdzeniem europejskiego przemysłu. Można ją zdetonować w każdej chwili – dodaje Tobias Gehrke, analityk think tanku European Council on Foreign Relations. – Jeśli Chiny, monopolista w przetwarzaniu pierwiastków ziem rzadkich, przestaną wydawać licencje eksportowe, nasz przemysł stanie w ciągu kilku tygodni.

Chiny pierwsze doceniły znaczenie pierwiastków ziem rzadkich. Obecnie kontrolują ponad 90 proc. ich produkcji. To kluczowe, bowiem z dysprozem (Dy, odpowiada za czujniki położenia auta) i lutetem (Lu, pomaga w terapii nowotworów, zwłaszcza raka prostaty) jest inaczej niż z węglem – od wydobycia do załadowania do wagonów droga jest długa. I wymaga technologii, których w Europie nie ma.

Pierwiastki ziem rzadkich mają szczególne właściwości. Ich występowanie jest uzależnione od warunków geologicznych. Tylko gdzieniegdzie są w ilościach czyniących eksploatację takich złóż opłacalną.

Ich supermoc tkwi w fakcie, że pozwalają tworzyć dużo silniejsze, mniejsze i bardziej odporne na temperaturę magnesy niż te powstające z wykorzystaniem innych materiałów. Magnes wykonany dzięki neodymowi (Nd, bez niego nie byłoby dobrej jakości głośników Bluetooth) jest kilkanaście razy silniejszy od tej samej wielkości magnesu z lodówki. 

Bez neodymu słuchawki nie mogłyby być mniejsze od kubka do kawy, a drony ważyłyby dwa razy więcej. Jakość TikToka istotnie by się pogorszyła – to, wbrew pozorom, wciąż możliwe – gdyby nie lantan (La, sprawia, że stosując pięciokrotny zoom w smartfonie, dostajemy jasne zdjęcia).

Oczywiście, można uznać, że słuchawki i smartfony to gadżet. Że świat i tak by się rozwijał, gdyby nie samar (Sm, stosowany we fluorescencyjnych zabezpieczeniach banknotów euro) czy erb (Er, dzięki zastosowaniu go w laserach usuwamy tatuaże i „odmładzamy” skórę). Jednak bez metali ziem rzadkich nie byłoby zielonej transformacji – która w praktyce jest największą w historii elektryfikacją świata.

Prof. Przemysław Skulski z Katedry Makroekonomii Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu: 

– Bez metali ziem rzadkich trudno wytwarzać nowoczesne urządzenia. Badania nad tym, czy i czym można je zastąpić, są w powijakach. Najbardziej rozwinięte gospodarki są od tych pierwiastków uzależnione.

Innymi słowy, sukces turbin wiatrowych, samochodów elektrycznych, pomp ciepła, nowoczesnych sieci energetycznych i magazynów energii opiera się na pierwiastkach ziem rzadkich.

– Każde urządzenie, które ma choć jeden włącznik, prawdopodobnie zawiera jakiś pierwiastek ziem rzadkich – wyjaśnia Tobias Gehrke. – Cały sektor ich wydobycia wart jest teraz ok. 6 mld dolarów. To stosunkowo niewiele. Ale rynek produktów końcowych wytwarzanych z ich użyciem szacuje się już na 10 bln dolarów.

Rynek ten rośnie dzięki nowym technologiom, co najlepiej widać w motoryzacji. Po pierwsze, wzrasta zapotrzebowanie na baterie i akumulatory. Po drugie, w pojazdach jest coraz więcej elektroniki. Terbu i europu (Tb i Eu, odpowiadają za kolory na ekranach LED) używa się w samochodowych wyświetlaczach. Lantan znajduje się w kondensatorach. A wszystkie są odporne na korozję. 

Wyścig zaczął się na początku wieku, lecz o tym, że ktoś już w nim biegnie, Europa zorientowała się dopiero półtorej dekady temu. 

W 2012 r., po skargach USA, UE i Japonii, Światowa Organizacja Handlu wszczęła pierwsze dochodzenie ws. chińskich ograniczeń eksportowych. Wtedy problem nie wydawał się palący: po świecie jeździło ledwie 2,5 tys. elektrycznych Tesli i nikt nie wyobrażał sobie tak potężnego wpływu sztucznej inteligencji. Gdy w Kalifornii, kanadyjskich Terytoriach Północno-Zachodnich, Australii i RPA zwiększono wydobycie, ceny minerałów nawet chwilowo spadły.

Ale Chińczycy cierpliwie czekali. Bo nowe mapy świata surowców kreśli się nie w trzech, lecz w czterech wymiarach. Można powiedzieć: w czasoprzestrzeni.

– Prace nad technologiami pozyskiwania i separacji metali ziem rzadkich Chińczycy rozpoczęli kilkadziesiąt lat temu – mówi prof. Skulski. – Już kilkanaście lat temu budowali specjalne rafinerie. Kosztami ekologicznymi nikt się wtedy nie przejmował – wiedzieli, że chwytają Zachód za gardło. W Chinach pracuje się według planów wybiegających na dekady wprzód. 

Przetwarzanie to proces „brudny”. Powstają odpady i zanieczyszczenia. Trzeba sobie zadać sporo trudu i wydać dużo pieniędzy, aby ograniczyć wpływ na środowisko.

– Dlatego Europa pozbyła się tego problemu – tłumaczy prof. Skulski. – Kupowanie od Chińczyków wydawało się wygodne. Był to kolosalny błąd: dostarczanie czegoś, co jest kluczowe dla naszego rozwoju, uzależniliśmy od dobrej woli jednego kraju.

W 2025 r. w świecie, niemal wyłącznie w Chinach, przetworzono 196 tys. ton metali ziem rzadkich (ponad dwukrotnie więcej niż na początku wieku). W Państwie Środka znajduje się 35 proc. zidentyfikowanych dotąd złóż. Wietnam, Brazylia, Australia, Skandynawia i Rosja – to drugi szereg. 

– Amerykanie szukają u siebie praktycznie wszędzie – dopowiada prof. Skulski. – W Polsce wspomina się o Suwalszczyźnie, Sudetach i Świętokrzyskiem. Ale tak naprawdę, wciąż nie wiemy, co, gdzie i ile tych złóż jest.

Po trzech złotych okresach kartografii – wieku XVI, gdy tworzyliśmy pierwszy całościowy obraz świata; XIX, gdy pomiary określiły wysokość gór i granice działek; i po zimnej wojnie, gdy zdjęcia lotnicze i satelitarne sprawiły, że na powierzchni wszyscy widzą wszystko – trwa właśnie czwarty złoty okres. Mierzymy to, czego nie widać. W roli kwadrantów, punktów triangulacyjnych czy samolotów szpiegowskich występują radary, które penetrują lód i skały.

Pierwiastki ziem rzadkich występują zwykle w skałach magmowych, zwanych karbonatytami. Dotąd ich badania nie cieszyły się estymą.

Teraz dr Eimear Deady, geolożka z British Geological Survey, ma głównie jedno zadanie: śledzić poszukiwania nowych złóż. – Na swojej liście mam kilkanaście firm prowadzących poszukiwania w Finlandii, Norwegii, Hiszpanii, Szwecji i Turcji – mówi „Tygodnikowi”. – Ale najwięcej szuka się na Grenlandii.

Pięć lat temu władze tego terytorium zakazały wydobywania pierwiastków ziem rzadkich. Nikt jednak nie zabronił inwentaryzacji. Prace prowadzą mniejsze firmy, które w razie sukcesu sprzedają projekty koncernom.

Eimear Deady: – Na razie potrafimy z zyskiem izolować pierwiastki ziem rzadkich z zaledwie pięciu spośród kilku tysięcy minerałów. W kompleksie intruzji magmowych Ilímaussaq na południowym wschodzie Grenlandii są one zmieszane z eudialitem. Gdy próbuje się je oddzielić, powstaje żel, który blokuje urządzenia. Firma prowadząca projekt stara się rozwiązać ten problem od ośmiu lat. Szczegóły są tajne.

Naukowcy z Europy opracowują też mapę tego, co znajduje się pod lodem Antarktydy. Wykorzystując AI odkryli ukryte tu góry, doliny i kaniony. Kilkadziesiąt lat po poprzednich pomiarach, amerykańska Narodowa Agencja Oceanów i Atmosfery – taka NASA, tyle że zajmująca się Ziemią – publikuje nową serię precyzyjnych map nawigacyjnych dla statków pływających po uwalnianych przez lód wodach Antarktyki i Arktyki. Narodowa Akademia Nauk w Waszyngtonie pracuje nad modelowaniem układu mórz północnych... w piątej dekadzie tego wieku.

Dr Deady mówi, że jako naukowczynię cieszą ją te wszystkie projekty. Przecież danych można użyć do walki ze skutkami zmian klimatu. Ale mało który doczekałby się tak wysokiego finansowania (na opracowanie nowej mapy minerałów uniwersytet w Cambridge dostał milion funtów), gdyby nie obietnica wysokiej stopy zwrotu.

Największą nierozpoznaną pod kątem bogactw powierzchnią Ziemi jest dno oceanów. Które ma też wielką zaletę – nie należy do żadnego państwa. 

Międzynarodowa Organizacja Dna Morskiego (ISA) – organ ONZ najwyraźniej tak nieistotny, że nie doczekał się nawet hasła w polskiej Wikipedii – wydaje pozwolenia na eksploatację Strefy Clarion–Clipperton. Jest to równy powierzchnią UE fragment dna Pacyfiku między Meksykiem a Hawajami. Tworzone przez szczątki planktonu i mikroskopijne muszle dno jest tu doskonale płaskie. 

W tym najwolniej zmieniającym się środowisku na Ziemi, cztery i pół kilometra pod wodą, w ciemności i ciszy, gdzie nie ma prądów wodnych ani roślin, spoczywają konkrecje polimetaliczne – coś jakby kamienie, nie większe od ludzkiej dłoni, pełne kobaltu, żelaza i pierwiastków ziem rzadkich.

W śladowych ilościach występują tu: cer (Ce, dzięki niemu ekrany smartfonów są idealnie gładkie) oraz itr (Y, dodając go do cyrkonii, uzyskujemy „naturalną” biel implantów stomatologicznych). Nic, tylko po nie sięgnąć. Ostatniego lata badania prowadziło w tym regionie 17 państw – od Rosji przez Polskę po Nauru. 

Nie wszystkie dotyczą eksploatacji. Celem wielu jest poznanie flory i fauny – tak niezwykłej, że Strefę Clarion–Clipperton prawo międzynarodowe, na równi z Księżycem, uznaje za wspólne dziedzictwo ludzkości. Pokrywające dno osady są delikatne. Każdorazowe podniesienie z niego konkrecji byłoby jak nieudany ruch w bierki – oznaczałoby śmierć gąbek, małż czy mszywiołów w dennym pyle. Przez pewien czas ich życie jest jeszcze niezagrożone, bowiem skonstruowanie pojazdów poruszających się w miejscu, gdzie ciśnienie wynosi 500 atmosfer, jest tak samo trudne i drogie jak projektowanie statków kosmicznych.

Jednak projekty nad podwodnymi kombajno-dronami są już zaawansowane. Głównie w USA. Kilka miesięcy temu ISA wydała oświadczenie, w którym napisano, że dna oceanów stają się powoli nowym „dzikim Zachodem”.

Tylko tyle mogła.

Grenlandię i Strefę Clarion–Clipperton łączy fakt, że pozyskiwanie stąd pierwiastków ziem rzadkich jest zakazane i po prostu się nie opłaca. Ale jedno i drugie może się zmienić. Przecież gdy John F. Kennedy wyznaczał datę lotu na Księżyc, Amerykanie nie wiedzieli, jak tego dokonać. A Chińczycy pokazali, że w kwestii surowców popłaca cierpliwość.

– Technologie się rozwijają – mówi prof. Skulski. – Nawet jeżeli coś jest teraz nieopłacalne, za 20 lat może być inaczej. A jeżeli ktoś położy na danym regionie rękę – to będzie już jego. Może czekać dekady, nikt mu tego nie zabierze.

To tłumaczy logikę działania nie tylko Donalda Trumpa, lecz też innych polityków zabezpieczających swoim krajom złoża na przyszłość. Tu znów przykład Chin. Budowane przez nie we wschodniej Afryce wygodne drogi z podejrzanie wytrzymałą nawierzchnią urywają się na razie na granicy Demokratycznej Republiki Konga. Ale gdy wygaśnie konflikt w tym kraju, dobudowanie ostatnich kilkudziesięciu kilometrów potrwa tylko kilka miesięcy. Jeszcze raz: gra o bogactwa jest rozpisana na dekady.

Wróćmy do Europy, która przespała początek wyścigu o pierwiastki ziem rzadkich. Unijne rozporządzenie ws. surowców krytycznych (Critical Raw Material Act) weszło w życie w 2024 r.

– Późno. Bardzo późno – komentuje prof. Skulski. – Przecież problem istniał wcześniej. Europie wydawało się jednak, że dobra współpraca z Chińczykami będzie trwać nieprzerwanie.

Prof. Bogacz: – Jeśli chodzi o miejsca, skąd możemy pozyskiwać pierwiastki ziem rzadkich, świat jest już w dużej mierze podzielony. Pozostaje nam poszukiwanie nowych źródeł pierwotnych u siebie, próby porozumień z Afryką i Ameryką Południową, oraz rozwój recyklingu.

Według ogłoszonej niedawno strategii, do 2030 r. UE chce zwiększyć wydobycie pierwiastków ziem rzadkich o 10 proc., przetwarzanie o 40 proc., a odzyskiwanie o 25 proc. Celem jest osiągnięcie poziomu uzależnienia od państw trzecich poniżej 65 proc. W praktyce nasza zależność od Chin potrwa co najmniej kilkanaście lat.

Europie pilnie brakuje pierwiastków wykorzystywanych w przemyśle zbrojeniowym, takich jak prazeodym (Pr, lekki i silny magnes z tym pierwiastkiem to podstawa silników dronów), iterb (Yb, stosowany w zegarach atomowych i nawigacji satelitarnej) czy skand (Sc, stapiając go z aluminium, wzmacniamy ramy rowerów i skrzydła samolotów).

Jednym z pomysłów są wspólne zakupy. Czym innym jest jednak kupowanie razem szczepionek przeciw covidowi, czym innym – surowców, na które zapotrzebowanie różni się w zależności od profilu gospodarki i jest podatne na politykę. W Niemczech od Chin zależy przyszłość i tak nadwerężonego przemysłu samochodowego. Każda radykalna zmiana w polityce wobec Pekinu obarczona jest ryzykiem ekonomicznym.

Silniejsza pozycja skrajnej prawicy osłabi tu „solidarnościową” politykę europejską. Podobnie wygrana skrajnej prawicy we Francji wzmocni tych, którzy chcą umów dwustronnych, zwłaszcza z państwami Afryki Zachodniej.

Inny pomysł Unii to odzyskiwanie pierwiastków z urządzeń, które lądują w śmietnikach. Wśród 47 najpilniejszych projektów wskazanych przez Brukselę do realizacji jest m.in. zakład separacji w Puławach i ośrodek recyklingu baterii w Zawierciu. Czy to dobra droga? Tu opinie specjalistów się różnią.

Paweł Bogacz: – Rezerwuar surowców wtórnych jest znaczący, a jego zaletą jest to, że można pracować na nim tu i teraz. Przemysław Skulski: – A mnie zapala się czerwona lampka. Skoro mamy problemy z recyklingiem papieru i plastiku, dlaczego przy metalach ziem rzadkich wszystko miałoby pójść jak z płatka?

Odzyskiwanie surowców z baterii i urządzeń elektronicznych najlepiej działa w Austrii. Dzięki gęstej sieci punktów zbiórek, współfinansowaniu ich przez producentów i importerów oraz świadomości ludzi zbiera się tu – i to z zyskiem – więcej niż połowę baterii przenośnych (czytaj: cynku, manganu, niewielkich ilości grafitu i potasu). Na Politechnice Wiedeńskiej trwają badania nad przekształcaniem zużytych baterii w metan. 

Kłopot w tym, że z roku na rok coraz większe znaczenie będzie miał recykling baterii litowo-jonowych (tych z samochodów elektrycznych), których nie da się wrzucić do pojemnika w supermarkecie.

Inną drogę wybrali Amerykanie. Za pierwszej kadencji Trumpa nie było jeszcze mowy o zabezpieczaniu łańcucha dostaw. Przyczyniły się do tego dopiero częściowe zatrzymanie gospodarki podczas pandemii oraz wojna w Ukrainie.

Spośród 17 metali ziem rzadkich Amerykanie nie muszą się martwić jedynie o promet (Pm, stosuje się go w czujnikach grubości materiału w przemyśle). To jeden z najrzadziej występujących pierwiastków, wytwarzany sztucznie, podczas procesu rozszczepiania jądrowego – w Tennessee.

Jednak wiele wskazuje na to, że USA szybciej od Europy uniezależnią się od Chin. Widać to po ich determinacji, intensyfikacji poszukiwań i włączeniu pierwiastków ziem rzadkich do polityki zagranicznej. Nawet jeśli tylko słownym.

Prof. Skulski: – W pewnym momencie przestano wspominać o amerykańskich gwarancjach bezpieczeństwa dla Ukrainy w zamian za dostęp do złóż. Okazało się, że są one relatywnie niewielkie, a eksploatacja droga. Jednak fakt, że wątek w ogóle się pojawił, pokazuje, że mówienie o minerałach ziem rzadkich jest i modne, i opłacalne politycznie.

Tymczasem na dzień ukazania się tego numeru „Tygodnika” w chińskiej rządowej Izbie Handlu Minerałami, Metalami i Chemikaliami zaplanowano spotkanie dyscyplinujące. Szefostwu największych firm wydobywczych – China Rare Earth Group, China Northern Rare Earth, Jiangxi Copper i Zijin Mining – miano przypomnieć o obowiązujących wciąż zasadach ograniczonego eksportu.

– To nie jest dyskusja akademicka. Chiny już teraz wykorzystują pozycję monopolisty – mówi Tobias Gehrke. – Amerykanie odczuli to, gdy zagrozili wojną handlową, a Pekin wprowadził ograniczenia eksportu. W dłuższej perspektywie Chiny dążą do kontroli produktów wytwarzanych z użyciem „swoich” surowców, takich jak anody czy nawet maszyny służące do produkcji baterii. 

O rychłym uniezależnieniu się od Chin – to już wiemy – nie ma mowy. – Możemy jednak zyskać na czasie. W innych dziedzinach gospodarki to my dysponujemy technologiami kluczowymi dla Pekinu. Chiny żyją z eksportu. Po ograniczeniu dostępu do rynku amerykańskiego Europa zyskała dla nich na znaczeniu – tłumaczy Gehrke.

Jednak to wciąż tylko połowa problemu. Nawet gdyby udało się znaleźć sposób na Chiny, uzyskać dostęp do pokładów pierwiastków ziem rzadkich, opracować nowe i w miarę ekologiczne technologie, zbudować zakłady przetwarzania, podzielić się w UE rolami, zgodzić na wspólne zakupy – to wciąż nie załatwia kwestii popytu.

Tobias Gehrke: – Wyobraźmy sobie kopalnię metali ziem rzadkich, np. w Szwecji. Kto kupi jej produkt, jeśli będzie o 30 proc. droższy od chińskiego? Na pewno nie Volkswagen czy Siemens. To ogromny problem polityczny. Mówi się już o konieczności stworzenia „klubu minerałów”, z Unią, USA, Japonią i Koreą, z ceną progową ustaloną tak, aby chińskie surowce nie mogły być sprzedawane poniżej kosztów produkcji w Europie. Prawdopodobnie powstaną dwa oddzielne rynki.

W wyścigu o pierwiastki ziem rzadkich – dziś może najbardziej ekscytującej rywalizacji w świecie – Chiny nie odpuszczą łatwo. Wbrew zachodnim stereotypom, również tu rozwija się nowoczesne i bardziej ekologiczne sposoby wydobywania i przetwarzania. Inna rzecz, że niewidzialna ręka rynku sprawia, że te „brudne” przenoszą się wtedy gdzie indziej.

W Edynburgu Eimear Deady widzi to wszystko na ekranie swojego komputera.

– Na ostatnich zdjęciach satelitarnych w chińskich kopalniach nie ma już bałaganu – opowiada geolożka. – Posadzono drzewa. Po zaostrzeniu przepisów ochrony środowiska nielegalne wydobycie przeniosło się do stanu Kaczin w Birmie. Teraz to tutaj stosuje się ługowanie. Do specjalnych otworów wlewa się chemikalia, które wymywają pierwiastki ziem rzadkich, po czym zbiera się muł. Trwa to 2–3 lata. Gdy woda gruntowa zostaje skażona, a lasy przetrzebione, zakłady przenoszą się dalej. Podobne praktyki mają miejsce coraz dalej na południe, w Laosie i Tajlandii.

W wielkiej grze są już wszyscy. Indie uruchomiły właśnie narodowy program przetwarzania pierwiastków ziem rzadkich o wartości 800 mln dolarów. W obwodzie karagandyjskim nowo odkryte złoże nazwano, stosownie do pokładanych w nim nadziei, „Nowym Kazachstanem”. Brazylia, Australia i RPA łożą na złoża monacytu, w których można znaleźć gadolin (Gd, używany w kontrastach podczas badań metodą rezonansu magnetycznego) i holm (Ho, stosowany w laserach usuwających kamienie nerkowe). 

Wietnam pozostaje w sferze wpływów Rosji, choć interesuje się nim Europa. W rozkroku jest też Brazylia, członek działającego pod egidą Kremla sojuszu BRICS, ale i Mercosuru, nowego partnera Unii. Francja i Ukraina patrzą na Gwineę i Gujanę, gdzie wydobywa się tul (Tm, ratuje życie na froncie; stosuje się go w przenośnych aparatach rentgenowskich). 

– Widzi pan, do tego wszystkiego wcale nie trzeba asteroidy – mówi prof. Skulski. – Wszyscy przebierają nogami, aby się dobrać do zasobów. Wszyscy myślą o tym, jaką przewagę im to zapewni. Z chaosu postało oczywiście wiele fajnych rzeczy. Ale także – sporo niebezpiecznych.