Metale ziem rzadkich. Wąskie gardło cywilizacji cyfrowej

Czy słyszeli państwo kiedykolwiek o iterbie, neodymie lub prazeodymie? Ludziom niemającym wykształcenia chemicznego bądź geologicznego zwykle te nazwy nic nie mówią.

A przecież to surowce niezbędne dla przemysłu wysokich technologii.

W mediach oraz różnego rodzaju analizach rzadko mówi się o tych pierwiastkach. Najczęściej zbiorczo wspomina się o „metalach ziem rzadkich". Na ową grupę składa się 15 pierwiastków z grupy lantanowców (lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb i lutet), a także skand oraz itr. Są wykorzystywane m.in. do produkcji światłowodów, procesorów, wyświetlaczy, magnesów, laserów czy w technologiach nuklearnych. Nie będzie przesadą stwierdzenie, że bez nich nie byłoby współczesnej elektroniki.

Często korzystamy z ich dobrodziejstw, nie zdając sobie z tego sprawy. Niewielu ludzi ma świadomość tego, że na co dzień korzystają z wielu magnesów neodymowych. Są one częścią twardych dysków ich komputerów, mikrofonów w smartfonach, słuchawek czy... szafek kuchennych. Ich większe wersje mają zastosowanie w silnikach lotniczych czy turbinach wiatrowych. W iPhone'ach, oprócz magnesów z neodymu, są też m.in. śladowe ilości europu wykorzystywanego do produkcji ekranów dotykowych, a cer jest wykorzystywany do polerowania tych smartfonów podczas produkcji.

Zastosowań metali ziem rzadkich jest wiele i wciąż wymyślane są nowe. Trudno sobie bez nich wyobrazić choćby transformację energetyczną. Wszak surowce te są niezbędne do produkcji samochodów elektrycznych (np. każda Toyota Prius ma w swoich bateriach ponad 10 kg lantanu). Problem jednak w tym, że są one – jak sama nazwa wskazuje – pierwiastkami, których złoża nie są szczególnie obfite. Owszem, dużo jest ich w skorupie ziemskiej, ale rzadko występują w formie skoncentrowanych złóż. Światowe zasoby niektórych z nich (neodymu, itru, terbu, europu) są wręcz uznawane za krytycznie małe w porównaniu z przyszłymi potrzebami. Stały się więc jednym z wąskich gardeł gospodarki światowej. Co więcej, świat uzależnił się w kwestii ich wydobycia od Chin.

Czytaj więcej

Plus Minus

Apple, Google i inni. Ideały porzucone w Chinach

Wielkie koncerny cyfrowe nieustannie podkreślają swoje oddanie idei demokracji, praw człowieka i szacunek dla prywatności użytkowników. Jak to się ma do ich kompromisów z chińskim totalitaryzmem?

Geografia uzależnienia

Według szacunków Sondażu Geologicznego USA (USGS) w 2021 r. wydobyto na całym świecie 280 tys. ton metali ziem rzadkich.

Z tego aż 168 tys. w Chinach. Na drugim miejscu znalazły się Stany Zjednoczone z produkcją wynoszącą 43 tys. ton, a na trzecim Mjanma z 26 tys. Kolejne miejsca zajęły: Australia (22 tys.), Tajlandia (8 tys.), Madagaskar (3,2 tys.), Indie (2,9 tys.), Rosja (2,7 tys.), Brazylia (0,5 tys.), Wietnam (0,4 tys.) i Burundi (0,1 tys.). W pozostałych krajach wydobyto wówczas łącznie 0,3 tys. ton metali ziem rzadkich.

Dominacja Chin na tym rynku od razu rzuca się w oczy. Państwo Środka zaczęło być poważnym graczem w wydobyciu metali ziem rzadkich dopiero w latach 80. XX w. Już w kolejnej dekadzie stało się ich największym światowym producentem, odbierając Stanom Zjednoczonym pozycję lidera.

O ile jednak w poprzednich dekadach boom na pierwiastki ziem rzadkich napędzany był głównie przez produkcję telewizorów kolorowych, o tyle Chiny korzystały już na rewolucji elektronicznej. Dla państw Zachodu taki podział pracy był dosyć wygodny. Chińczycy uruchamiali u siebie olbrzymie kopalnie odkrywkowe, przerzucając gigantyczne masy ziemi i zanieczyszczając środowisko, by dostać się do tych pierwiastków. Wydobyte metale ziem rzadkich przerabiali w rafineriach znajdujących się blisko kopalń i następnie wysyłali do fabryk, które stawiały u nich amerykańskie, niemieckie, japońskie czy tajwańskie koncerny. Świat kapitalistyczny dostarczał technologię, kapitał i popyt, a Chiny swoje surowce i tanią siłę roboczą. Władze w Pekinie oferowały firmom inwestującym w wydobycie metali ziem rzadkich bardzo korzystne ulgi podatkowe i wszelkiego rodzaju udogodnienia. Wymagały jednak od inwestorów zagranicznych, by wchodzili w spółki joint venture z Chińczykami oraz przekazywali do ChRL nowoczesne technologie. Taka polityka sprawiła, że Chiny stały się globalną potęgą na tym rynku. O skuteczności tej strategii możemy się przekonać na co dzień, korzystając z elektroniki made in China.

Metale ziem rzadkich z Państwa Środka trafiają oczywiście nie tylko do chińskich fabryk, ale także do zakładów produkcyjnych działających w innych krajach. Według danych Chińskiej Administracji Celnej w 2019 r. z ChRL eksportowano 45,5 tys. ton tych surowców. Najwięcej z nich – 36 proc. – trafiło do Japonii. Na kolejnych miejscach znalazły się: USA (33,4 proc.), Niderlandy (9,6 proc.), Korea Południowa (5,4 proc.) i Włochy (3,5 proc.). Łącznie więc na tych pięć krajów przypadało aż 88,7 proc. chińskiego eksportu metali ziem rzadkich.

Jak to wyglądało w przypadku eksportu poszczególnych substancji? Z danych wyraźnie widać kluczowe znaczenie Japonii. W 2019 r. Chiny wyeksportowały 115 ton terbu – wykorzystywanego do produkcji ekranów LCD i plazmowych, magnesów stałych, sonarów i systemów naprowadzania dla rakiet. Aż 87,8 proc. tych dostaw trafiło do Kraju Kwitnącej Wiśni, a zaledwie 6,4 proc. do USA. Wysłano w świat wówczas także 156,4 tony dysprozu, wykorzystywanego do produkcji laserów, turbin wiatrowych, magnesów stałych systemów naprowadzania rakiet i prętów kontrolnych w reaktorach, z czego 58,4 proc. trafiło do Japonii, 32,9 proc. do Korei Południowej, a mniej niż 0,1 proc. do Stanów Zjednoczonych.

Cer używany jest do wytwarzania ekranów LCD i plazmowych, baterii, smartfonów, konwerterów katalitycznych i do rafinacji ropy naftowej. W 2019 r. wyeksportowano go z Chin 9104,9 tony, z czego 53,3 proc. do Japonii, a 20 proc. do USA.

Stany Zjednoczone są głównym odbiorcą jedynie chińskiego lantanu, czyli surowca wykorzystywanego do budowy samochodów elektrycznych i hybrydowych, konwerterów katalitycznych, smartfonów i do rafinacji ropy naftowej. Spośród 19397,4 tony wyeksportowanego przez Państwo Środka lantanu w 2019 r. amerykańscy odbiorcy kupili 56,9 proc., a japońscy 16,8 proc.

Wśród europejskich importerów wyróżniają się Niderlandy, jako główny odbiorca chińskiego europu, czyli pierwiastka używanego do produkcji żarówek energooszczędnych, ekranów LCD i plazmowych oraz laserów. W 2019 r. kupiły 56,5 proc. jego eksportu z ChRL. Cały eksport europu z Chin wynosił wówczas jednak tylko 13,3 tony, z czego 2 tony kupiły USA, a 1,6 tony Japonia. Nie tylko więc wydobycie, ale również wykorzystywanie metali ziem rzadkich do produkcji jest skoncentrowane w kilku krajach.

Broń gospodarcza

Kapitalistyczna symbioza z Chinami wyraźnie rozleniwiła Zachód, który zaczął zwijać swoje zdolności produkcyjne. To dotyczyło również sektora metali ziem rzadkich. O ile jeszcze w 2002 r. wydobyto w USA 5 tys. ton tych pierwiastków (gdy w Chinach 75 tys., a w pozostałych krajach 5,5 tys.), o tyle w latach 2003–2011 amerykańskie wydobycie było zerowe. Chińskie wzrosło do 105 tys. ton, a reszty świata do 6 tys. ton.

Pod koniec pierwszej dekady XXI wieku zachodni decydenci mieli prawo czuć się zaniepokojeni. Chiny odpowiadały przecież w 2009 r. aż za 94 proc. światowego wydobycia metali ziem rzadkich. W tamtym roku wprowadziły pierwsze ograniczenia w ich eksporcie. Świat zaczął sobie uświadamiać, że jest na ich łasce i że dostawy tych kluczowych surowców są w zbyt dużym stopniu zależne od dobrej woli Pekinu. Zaczęły się więc próby dywersyfikacji źródeł dostaw, którym sprzyjały również rosnące ceny tych metali. Prywatny biznes zwietrzył w tym znakomity interes.

Uruchomienie wydobycia w nowych złożach w USA oraz w Australii sprawiło, że udział Chin w światowej produkcji spadł poniżej 60 proc. To wciąż jednak bardzo dużo. A do chińskiej produkcji trzeba dodać tę z Mjanmy, czyli kraju niestabilnego politycznie i znajdującego się w strefie wpływów Pekinu. Wydobycie spadło tam z 36 tys. ton w 2020 r. do 21 tys. rok później, co mogło mieć związek z wojskowym zamachem stanu i krwawą pacyfikacją oporu przeciwko juncie. Przejścia graniczne były przez pewien czas zamknięte, co ograniczyło eksport.

To, że Chiny mogą wykorzystywać swoją przewagę, by uderzyć w USA – swojego największego rywala geopolitycznego – nie powinno być zaskoczeniem. Ich władze już przecież wysyłały takie sugestie. Na przykład w 2019 r., w okresie zaostrzenia wojny handlowej ze Stanami Zjednoczonymi, chiński prezydent Xi Jinping ostentacyjnie odwiedził przetwórnię metali ziem rzadkich, a jego wizytę poprzedziły artykuły w miejscowej prasie, w których proponowano wprowadzenie zakazu eksportu tych surowców do USA.

W styczniu 2021 r. dziennik „Financial Times", powołując się na swoich informatorów, donosił, że chińskie Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych przygotowało projekt ograniczeń dla eksportu 17 metali ziem rzadkich. Urzędnicy resortu dopytywali się przedstawicieli sektora prywatnego, jak mocno takie ograniczenia mogłyby uderzyć w amerykańskie i europejskie firmy. Z ich zapytań wynikało, że szczególnie zależało im na uderzeniu w zachodni przemysł zbrojeniowy. – Rząd chce wiedzieć, czy USA będą miały problem z produkcją myśliwców F-35, jeśli Chiny wprowadzą zakaz eksportu – stwierdził anonimowy doradca rządu chińskiego.

Władze pytały również przedstawicieli prywatnych firm, jak szybko USA mogą rozwinąć własną produkcję metali ziem rzadkich i zdobyć dostęp do alternatywnych źródeł ich dostaw. Miesiąc wcześniej władze ChRL wydały wytyczne dla firm wydobywczych, w których znalazło się zastrzeżenie, że Chiny mogą ograniczyć wydobycie i przerób metali ziem rzadkich, by „chronić środowisko naturalne".

Chiny wykorzystywały też takie metale jako broń przeciwko Japonii. W 2010 r. ograniczyły na dwa miesiące ich eksport do Kraju Kwitnącej Wiśni, gdy Japończycy aresztowali kapitana chińskiego kutra rybackiego, który staranował okręt ich Straży Przybrzeżnej. Tokio przyspieszyło po tym działania mające na celu dywersyfikację dostaw. W 2011 r. japoński państwowy koncern wydobywczy JOGMEC wspólnie z firmą Sojitz Corporation zainwestowały 250 mln dolarów w australijską Lynas Corporation. Dzięki temu zastrzykowi finansowemu stała się ona wówczas jedyną poza Chinami spółką, która zarówno wydobywała, jak i przerabiała metale ziem rzadkich. Lynas zapewnia obecnie Japonii około jednej trzeciej dostaw tych surowców.

Pouczający jest również przypadek Mountain Pass – przez pewien czas jedynej amerykańskiej kopalni metali ziem rzadkich. Owa odkrywka, położona przy granicy stanów Kalifornia i Newada, działała od 1952 r., zapewniając światu m.in. europ do produkcji telewizorów kolorowych. Przez trzy dekady pokrywała większość światowego zapotrzebowania na te surowce. Zamknięto ją jednak w 2002 r. Wykończyły ją regulacje ekologiczne oraz chińska konkurencja.

Sześć lat później koncern Chevron sprzedał tę kopalnię spółce Molycorp, która zdołała wznowić produkcję w 2012 r. W 2015 r. Molycorp jednak zbankrutowała, mając 1,4 mld dolarów długów. W wyniku tej plajty amerykańska produkcja metali ziem rzadkich spadła z 5,9 tys. ton w 2015 r. do zera w 2016 r.

Molycorp wyszła z restrukturyzacji jako spółka Neo Performance Materials i w 2018 r. wznowiła wydobycie (które sięgnęło wówczas w USA 18 tys. ton). Właścicielami pakietu większościowego jej akcji są dwa amerykańskie fundusze hedgingowe, ale 8 proc. udziałów posiada chińska spółka Shengde Resources Holding Corp. Jej udział jest związany z tym, że metale ziem rzadkich z Mountain Pass są wysyłane do przerobu do... Chin.

Dopiero w tym roku Noe Performance Materials ma uruchomić na pełną skalę swój zakład przetwórstwa tych surowców. A przecież w 2018 r. rząd USA dodał metale ziem rzadkich do listy surowców krytycznych dla bezpieczeństwa narodowego, w 2019 r. zaś prezydent Donald Trump podpisał rozporządzenie pozwalające Departamentowi Obrony na bardziej aktywne działania mające na celu zwiększenie ich krajowej produkcji.

Bez metali ziem rzadkich nie ma bowiem nowoczesnej wojny. Według Służby Badań Kongresu USA produkcja każdego myśliwca F-35 wymaga 427 kg metali ziem rzadkich, w każdym nuklearnym okręcie podwodnym typu Virginia jest ich 4,2 tony. Zaniedbania kolejnych amerykańskich administracji w zabezpieczaniu produkcji oraz dostaw tych surowców można więc uznać za jeden z największych błędów strategicznych USA z ostatnich dekad.