A Föld stratégiai fontosságú nyersanyagai

Bár egyes szerzők szerint a 21. század legfontosabb nyersanyaga nem más, mint az adat[i],[ii] (vagy akár úgy is lehet fogalmazni: a 21. század olaja az adat[iii]), ezzel együtt bizonyos „valódi” nyersanyagok is egyre inkább felértékelődnek, egyre fontosabbá válnak. Következő írásunkban ezeket a ritka nyersanyagokat és alkalmazási területeiket igyekszünk számba venni, feltérképezni, egyúttal felhívni a figyelmet a készletek koncentrációjával kapcsolatos jövőbeli kihívásokra, valamint arra, hogy ezeknek az elemeknek a stratégiai fontosságú alkalmazási területei milyen esetleges gazdasági-politikai következményeket vonnak maguk után.

Kritikus fontosságú nyersanyagok

A legnagyobb gazdasági jelentőségű nyersanyagokkal kapcsolatban többféle felosztás létezik, attól függően, hogy milyen szempontból vizsgáljuk őket: előfordulásuk szerint, kitermelésük koncentráltsága alapján, regionális szempontból (pl. az EU számára kritikus fontosságú nyersanyagok), keresletük növekedése alapján stb. A legtágabb értelmezésben ebbe a halmazba beletartozhat például a víz (ivóvíz), vagy a homok is, azonban ezek jelen írásnak nem képezik részét, elsősorban terjedelmi korlátok miatt, hiszen csak a víz stratégiai jelentőségének vizsgálata külön elemzést követelne meg. Az elemzés nem foglalkozik továbbá az energiahordozókkal sem (kőolaj, földgáz, kőszén stb.), ez szintén egy önálló tématerület. Tanulmányunk elsősorban azokkal az elemekkel foglalkozik, melyek kifejezetten a 21. századi technológiai forradalom révén váltak különösen fontossá, és lesznek vélhetően a jövőben még inkább hangsúlyosak. Alkalmazási területükkel kapcsolatban is leginkább a technológiai felhasználásukra szűkítettük le a vizsgálati keretet.

A továbbiakban kiemelten foglalkozunk a ritkaföldfémekkel, mint nagyobb önálló csoporttal, majd az egyes elemeket egyenként mutatja be az írás.

Ritkaföldfémek

A ritkaföldfémek (a nemzetközi szakirodalomban rare earth elements, REE a leggyakoribb hivatkozási formája) közé a periódusos rendszer 57-71 rendszámú elemei, a lantanoidák csoportja tartozik[iv], valamint a szkandium és az ittrium[v]. Nevükkel ellentétben nem különösebben ritka az előfordulásuk (mint például az olyan széles körben használt elemeké, mint a cink, réz, nikkel, vagy az ólom), sőt, viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő a földkéregben, viszont a bányászható (a koncentrált és a jelenlegi technológiákkal gazdaságosan kitermelhető ritkaföldfém-ásványlelőhelyek) készleteik valóban meglehetősen ritkák.[vi] Hasonló fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, számos modern eszközben megtaláljuk őket előnyös tulajdonságaik miatt, az elektromos autók akkumulátoraitól kezdve a különböző elektronikus eszközökön át a szélturbinákig. És bár alaptulajdonságaik között meglehetősen nagy hasonlóság van, mégis mindegyik ritkaföldfém-elem rendelkezik olyan egyedi tulajdonságokkal és speciális alkalmazási területtel, mely kizárja, hogy helyettesíteni tudják egymást. Ezért besorolásukat meghatározza az egyes alkalmazási területeken való fontosságuk, megfelelő helyettesítőik hiánya, illetve a készleteik, valamint kitermelésük meglehetősen erős monopolizációja.[vii]

 

  1. táblázat: A legnagyobb ritkaföldfém-bányász országok, és termelésük (2007-2015, tonna). Adatforrás: British Geopoly Survey.[viii]

Jelenleg egyértelműen Kínától függ a ritkaföldfémekkel való ellátottság kérdése, a bányászat legjelentősebb részben Kínában történik, az elmúlt évtizedet tekintve toronymagasan vezet az ország, jóval 90%-ot meghaladó részesedéssel[ix]. Ennek egyik oka, hogy ezen nyersanyagok bányászata rendkívül környezetszennyező tevékenység, a készletek sok esetben olyan radioaktív elemekkel együtt fordulnak elő, mint az uránium és a tórium, melyek külön kezeléseket és eljárásokat igényelnek. Emellett maga a kitermelés rendkívül víz- energia- és vegyianyag-igényes[x]. Továbbá, mind a kitermelés, mind a feldolgozás, illetve a salakanyag hosszú távú tárolása, valamint a radioaktív hulladék elhelyezése is nagy földterületeket vesz igénybe. A nem megfelelő eljárások alkalmazása az idők során már számos negatív következménnyel és tragikus környezetkárosítással járt[xi], ez sem teszi túl vonzóvá ezt a fajta bányászati tevékenységet. Éppen ezért amikor Kína az 1980-as években megnyitotta belső-mongóliai bányáit, és olcsó ritkaföldfémekkel árasztotta el a világpiacot, mindenhol máshol leálltak a termeléssel, mert egyrészt senki sem tudott versenyezni az árakkal, másrészt így a környezetüket sem érte további degradáció, ezzel együtt azonban meglehetősen erős monopolhelyzet alakult ki.[xii] 2011-ben például Kína kvótát vezetett be a ritkaföldfémek exportjára, melyet egészen 2015-ig fenn is tartott (ekkor kötelezte őt annak eltörlésére a WTO), sőt, már az is előfordult, hogy az ország embargót vezetett be például Japán ellen a ritkaföldfémek kivitelében, geopolitikai érdekeinek érvényesítésére[xiii]. Ez az egyre súlyosabb geoökonómiai fenyegetés az utóbbi években jelentős lökést adott ahhoz, hogy más országokban is újra meginduljon a bányák nyitása és új lelőhelyek feltárása. Számos térségben jelentős kibányászható készleteket tártak fel, sőt, jelenlegi ismereteink szerint globálisan már nem is Kínában találhatóak a legnagyobb ritkaföldfém-tartalékok (bár azért jelentős mennyiség, a globális tartalékok mintegy 37%-a az országban található[xiv]), így a jövőben várhatóan diverzifikálódik a kitermelés.[xv]

A ritkaföldfémek elemei:

Rendszám Név Vegyjel
57 Lantán La
58 Cérium Ce
59 Prazeodímium Pr
60 Neodímium Nd
61 Prométium Pm
62 Szamárium Sm
63 Európium Eu
64 Gadolínium Gd
65 Terbium Tb
66 Diszprózium Dy
67 Holmium Ho
68 Erbium Er
69 Túlium Tm
70 Itterbium Yb
71 Lutécium Lu

A ritkaföldfémek főbb alkalmazási területei[xvi]

  • nagy erősségű ötvözetekként: Sc, Y, Yb
  • elektronikában: számítógép-kapcsolókban (Sc), lézeres eszközökben (Sc, Y, La, Dy, Er, Nd), monitorok képalkotó egységeiben (Sc, Y, Eu), mikroprocesszorokban és merevlemezekben (Ce), kommunikációs eszközökben (Y, Nd, Yb)
  • tiszta energiával kapcsolatos technológiákban: Y, La, Ce, Nd, Eu, Tb, Dy
  • fénytechnológia: stúdiófények (Sc), nagy fényerejű eszközök (Pr)
  • orvoslásban: daganatos megbetegedések kezelése (Y)
  • akkumulátoriparban: elektromos járművek akkumulátorai (La), egyéb akkumulátorok (La)
  • optikában: Y, La, Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, Er
  • korróziós technológiákban: Sc, Pr
  • nagy erejű mágnesekben: Nd, Sm, Dy, Ho, Tm
  • olajipari katalizátorként: La, Nd, Pm
  • röntgen eszközökben: La, Yb, Lu.
Az egyéb kritikus nyersanyagok alkalmazási területei

A legtöbb kritikus nyersanyag a legújabb technológiákkal kapcsolatosan kerül felhasználásra, vagy egyéb stratégiai fontosságú ágazatokban. Bár általában csak kis mennyiségben van rájuk szükség egy-egy eszközt tekintve, mégis egyre nélkülözhetetlenebbé válnak a kifinomult technológiák kifejlesztésével készülő termékek esetében. Döntő szerepet játszanak az innovatív „környezeti technológiák” fejlesztésében, melyek célja az energiahatékonyság növelése, illetve az üvegházgáz-kibocsátás csökkentése (illetve ehhez kapcsolódóan kitermelésük mellett az újrahasználatuk is stratégiai kérdéssé vált[xvii]). A hidrogénhajtású autók például platina-alapú katalizátorokat igényelnek; az elektromos-hibrid gépjárművek lítium-akkumulátorokat; a rénium-ötvözetek nélkülözhetetlen jelentőségűek a modern repülőgépgyártásban.

Számos nyersanyagot alkalmaznak a félvezetőgyártásban. A félvezetők iparát Kína, Tajvan, Dél-Korea, az Egyesült Államok és Japán dominálja. A félvezető-ipar minden más technológia előállítását meghatározza: gyártásuk a gazdasági növekedés egyik legfontosabb motorja az elektronikai ipari értékláncban. A félvezetők ipara az utóbbi évek egyik leggyorsabban növekvő iparága, az elmúlt húsz évben 10% feletti éves növekedést mutatott, egyedül 2004-ben a globális GDP közel 10%-át a félvezetőkhöz valamilyen formában kapcsolódó elektromos rendszerek előállítása és kereskedelme adta.[xviii]

A kritikus nyersanyagok számos esetben különleges tulajdonságokkal rendelkező ötvözetek formájában kerülnek felhasználásra – mint például rendkívüli súrlódásnak, vagy hőhatásoknak való ellenállás –, ezért nélkülözhetetlen elemeit adják a gépjármű-, vagy repülőgépgyártásnak. Az ezen iparágak vezető gazdaságai (pl. Brazília, Kína, az EU, India, Japán, Dél-Korea, Egyesült Államok) mind jelentős felhasználói a kritikus nyersanyagok ötvözeteinek.[xix]

A továbbiakban az egyes elemeket veszi sorra a tanulmány előfordulásuk jellegzetességei, illetve legfontosabb ipari felhasználási területeik szerint.

Antimon (Sb) [xx],[xxi]

Az antimon egy egyre növekvő stratégiai jelentőségű ásvány. Készletei legnagyobb részben Kínában találhatók, az elmúlt évtizedekben ebben az egy országban folyt a globális kitermelésének több mint 90%-a. Rajta kívül kisebb részben Tádzsikisztánban, Bolíviában, Oroszországban, a Dél-afrikai Köztársaságban, Ausztráliában és Törökországban folyik még bányászata. Az EU, az USA és Japán gazdasága is jelentős importfüggőségben áll az antimon tekintetében. A számítások alapján viszont a következő tíz évben Kína is nettó importőrré fog válni, nettó exportőrből (tehát behozatalra szorul majd a nyersanyagból).

Felhasználása:

  • trioxidját a vegyiparban és műanyagiparban szintetizáló adalékanyagként használják, égésgátló felületet lehet létrehozni a segítségével például műanyag szigetelőanyagokban, illetve elektronikai és háztartási készülékekben, továbbá festékekhez, lakkokhoz, üveg- és kerámiaeszközökhöz is keverik ugyanezen tulajdonsága miatt. A műanyagiparban katalizátorként is elterjedt a használata
  • fémötvözetekben szilárdságnövelő hatása miatt használják
  • az elektronikai iparban félvezető eszközökben, például infravörös érzékelőkben és diódákban használják
  • az ólom-antimon elegy akkumulátorok fontos összetevője.

Berillium (Be)[xxii]

A berillium egy könnyű (sűrűsége 30%-kal alacsonyabb, mint az alumíniumé) és merev (háromszor merevebb a titánnál) anyag, számos felhasználási területe van a legmodernebb technológiákat alkalmazó iparágakban. Rézzel való ötvözete (amennyiben annak berilliumtartalma 2%-nál alacsonyabb) az acélhoz hasonló erősségű anyagot eredményez, mely emellett nagyon jól vezeti az áramot és a hőt, valamint magas hőmérséklet mellett is ellenáll a deformációnak. Érce átlátszó a röntgensugarak számára, ezért különösen fontos az orvosi röntgen- és CT-eljárások alkalmazásában.

A világ berillium-kitermelésének döntő része (65%) az Egyesült Államokból származik. Emellett Kína, Kazahsztán és Brazília fontos kitermelő országok, valamint Afrika egyes államai (Nigéria, Madagaszkár, Mozambik).

Felhasználása[xxiii]:

  • a telekommunikációs infrastrukturális eszközök, számítógépek és mobiltelefonok alkatrészeinek fontos eleme
  • orvoslásban a képalkotó (röntgen, CT), diagnosztikai eszközök, lézeres eszközök esetében alkalmazzák
  • az autóiparban felhasználják légzsákokban és elektromos fékrendszerek gyártásában
  • az űrkutatásban például teleszkópoknál, vagy hőpajzsok összetevőjeként is használják
  • az energiaiparban olaj és földgáz kivonására alkalmas
  • ötvözetei gépjármű- és repülőgép-alkatrészek fontos alkotói.

Ezüst (Ag)[xxiv]

Az ezüst az összes ismert elektromos vezető közül a legjobban vezeti az áramot, drágasága miatt azonban mégis viszonylag ritkán alkalmazzák az elektronikában. Hő- és fényvisszaverő képessége is jobb más féménél. Elemi állapotban is, de inkább szulfidásványokban fordul elő a természetben.

A három legnagyobb ezüsttermelő ország (sorrendben) Peru, Mexikó és Kína, együttesen a világtermelés közel felét (45%) adják.

Felhasználása:

  • elektronikában: érintkezők, kapcsolók, gombelemek, nyomtatott áramkörök fontos alkotója
  • bromidja és jodidja sokáig a fényképezés egyik fontos kelléke volt, de még a digitális fényképezésben is nagy szerepet töltenek be az ezüst-sók, a jó minőségű képek előállításában, illetve másolásvédelemben, valamint a fényérzékeny lencsék gyártásában is alkalmazzák
  • karbidja, fulminátja robbanószer
  • gyógyászatban fertőtlenítő hatása miatt is alkalmazzák

Gallium (Ga)[xxv]

Az elemi gallium nem fordul elő a természetben, elegyei cink- és bauxitércekben találhatók meg. Kitermelése is erősen kötődik a bauxit- és alumíniumfeldolgozáshoz. Leggyakoribb felhasználása gallium-arzenidként történik, például az elektronikában.

Kitermelésének több, mint 80%-a Kínából származik. A megfelelően magas tisztaságú gallium-arzenidet csak a világ néhány vállalata képes előállítani (egy európai, illetve néhány japán és kínai vállalat).

Felhasználása:

  • társadalmi-gazdasági jelentősége óriási, felhasználása igen széleskörű: alkalmazzák mobil és műholdas kommunikációs eszközök rádiófrekvenciás chipjeiben, szálszerkezetes alapú kommunikációs rendszerek lézerdiódáiban, LED-kijelzőkben, világító eszközökben, repülőelektronikai, űrtechnikai, és védelmi rendszerekben.
  • az elektronikai iparban félvezetőként is fontos szerepe van
  • ötvözetei és üzemanyagcellaként való alkalmazási területeinek kutatása jelenleg is folyik.

Germánium (Ge)[xxvi]

Mint számos más ritkafém esetében, a germánium sem fordul elő a természetben elemi formájában, leginkább más ásványokkal keveredve, illetve ércekben található meg. A legfontosabb germániumot tartalmazó ásvány a germanit. Ma leginkább a cink előállítása során keletkező melléktermékként, illetve szénpernyéből kivonva állítják elő. Becslések szerint a germánium termelésének 75%-a cinkércek feldolgozásából származik, a további 25% pedig szénfeldolgozásból.

A legfontosabb germánium-termelő ország jelenleg Kína, a teljes kitermelés mintegy 60%-át adja. A fennmaradó rész leginkább Kanadából, Finnországból, Oroszországból és az Egyesült Államokból származik. Bár számos alternatíva létezik a germánium helyettesítésére (ez a legtöbb kritikus nyersanyag esetében nem így van), a helyettesítő anyagok tulajdonságai elmaradnak a germániumétól, ezért alkalmazásuk nem optimális.

Felhasználása:

  • a germánium három legfőbb felhasználási területe az optikai üvegszálas rendszerek, infravörös optikák gyártása, valamint katalizátorként a PET műanyagok polimerizációs eljárásaiban is alkalmazzák. Továbbá, az elektromos alkatrészek (pl. tranzisztorok) és napelemek gyártásában szintén fontos szerepet játszik.
  • mind a germánium, mind a germánium-oxid átengedi az infravörös sugárzást, ezért elterjedt a használatuk infravörös színképelemző műszerek gyártásában. Többek között katonai alkalmazása fontos, éjjellátó készülékekben
  • fontos elemként jelenik meg még a tűzoltó felszerelések gyártásában, műholdas képalkotó szenzorok és orvosi diagnosztikai eszközök alkatrészeinek gyártásában is.

Grafit (C)[xxvii]

A (természetes) grafit a szén egyik legtisztább és legkristályosodottabb formája. Mind a bányászata, mind a szintetikus úton való előállítása lehetséges.

Legnagyobb kitermelője Kína, a világtermelés 70%-át adja, Latin-Amerikában pedig további 20%-ot bányásznak. Az európai kitermelés 1% alatt van.

Felhasználása:

  • a grafit elengedhetetlen összetevője a lítium-ion elemek és akkumulátorok gyártásának, ennélfogva a jövő elektromosautó-iparának is. Emiatt a jövőben várhatóan jelentősen megnövekszik a grafit iránti kereslet is
  • egy másik gyorsan növekvő piaca a szigetelések és a különböző tűzálló termékek gyártásában van
  • a grafit kiemelt fontosságú felhasználási területe a grafén előállítása. A grafén a világ egyik legerősebb anyaga, mely emellett még rendkívül könnyű is, jó az áramvezető képessége, fényelnyelése pedig igen alacsony, ezért a jövőbeli felhasználási lehetőségei rendkívül sokrétűek.[xxviii]

Indium (In)[xxix]

Az indium viszonylag gyakori előfordulású elem cink- ólom-, ón- és rézércekben. Bányászata és finomítása az utóbbi három évben (2014-2016) mintegy 20%-ot emelkedett. Kitermelése, és a bázisércekből való kivonása francia, dél-koreai, japán, kanadai, dél-amerikai és kínai telepeken a legszámottevőbb. Az indium azon kevés stratégiai fontosságú elem közé tartozik, melyből Európa is önellátó.

Felhasználása:

  • az indium felhasználásának mintegy felét (55%) az LCD-képernyők gyártása fedi le. A maradék 45%-ot különböző gépek és elektronikus eszközök alkatrészeinek gyártásában való felhasználása teszi ki
  • napelemek és lézerdiódák gyártásának is fontos nyersanyaga az indium.

Kobalt (Co)[xxx]

A kobalt egy viszonylag nagy gyakorisággal előforduló elem, többek között létfontosságú az állatok és mikroorganizmusok növekedésében játszott szerepe.

A kobaltkészletek mintegy fele Közép-Afrikában található, a másik része a többi kontinensen elszórva. A finomított kobaltot nagyrészt a nikkel (50%) és a réz (44%) melléktermékeként állítják elő.

Felhasználása:

  • tölthető akkumulátorokban (például elektromos/hibrid hajtású gépjárművek esetében, valamint hordozható elektronikus eszközök akkumulátoraiban)
  • biotechnológiai folyamatokban, diagnosztikában, gyógyszerészetben, csípő- és térdprotézisek gyártásában
  • széleskörűen alkalmazzák még színezőanyagként, félvezetők és más elektronikai alkatrészek gyártásában, alternatívenergia-termelésben (pl napelemek, üzemanyagcellák, szélturbinák alkatrészeiben).

Króm (Cr)[xxxi]

Az egyik leggyakoribb előfordulású fém, a Föld ásványai közül a 13. leggyakoribb elem. Korrózióálló, kemény anyag, mely kulcsfontosságú összetevője a rozsdamentes és egyéb acélötvözeteknek.

A legnagyobb krómérc készletek Dél-Afrikában találhatók (a Bushveld Magmás Komplexum mintegy hatvanezer négyzetkilométert lefedő terület, becslések szerint ez a globális készletek mintegy 70%-át teszi ki), emellett Kazahsztán, Zimbabwe, India és Törökország fontos kitermelők még. Találhatók még készletek Brazíliában, Kubában és Albániában is.

Felhasználása:

  • acélötvözetekben keménységnövelőként, illetve a korrózióállóság növelésére használják (edények, evőeszközök stb. gyártása)
  • a tűzálló anyagokat gyártó iparágakban, például olvasztókemencék gyártásánál használják
  • a bőrök nagyjából 90%-át krómmal cserzik, igaz az ezen eljárás során keletkező szennyvíz mérgező, ezért az iparág alternatív megoldások keresésén dolgozik
  • vegyiparban széles körben alkalmazzák, például a kozmetikai iparban, vagy faanyagvédő szerek katalizátoraként, illetve mágnesszalagok esetében
  • színezőanyagként is elterjedt a használata, a rubin vörös színét is a króm adja, illetve a krómmal bevont üvegfelület smaragdzöld színt kap.

Lítium (Li)[xxxii]

A lítium a legkisebb atomtömegű fém, és a legkisebb sűrűségű szilárd elem. Elemi állapotban nem fordul elő a természetben, csak más elemek vegyületeként. Jelenleg a legnagyobb lítiumkitermelő ország Chile, melyet szorosan követ Argentína. Jelentős tartalékokkal rendelkezik még az Egyesült Államok és Bolívia is. Piaci árfolyama 1998 óta megháromszorozódott, nagyjából a kitermelése is ugyanígy növekedett 2000-2016 között.

Felhasználása:

  • legfontosabb felhasználása a tölthető elemek, akkumulátorok területéhez kötődik: mobiltelefonok, digitális fényképezők, elektromos gépjárművek energiaforrását adja. Egyes nem tölthető elemben is felhasználják, például szívritmusszabályzók, játékok és órák elemeiben
  • alumínium- és magnéziumötvözeteit erősségnövelésre és tömegcsökkentésre használja a repülőgép- kerékpárgyártás, valamint nagysebességű vasutak gyártásában is megjelenik ugyanezen tulajdonságai miatt
  • oxidját speciális üveg- és kerámiafelületek létrehozására használják
  • karbonátját gyógyszerekben találjuk meg, például a mániás depresszió kezelésében fontos elem.

Magnezit (MgCO3)[xxxiii]

A magnezit a magnéziumkarbonát-ásvány közismert elnevezése. A tiszta, szennyezésmentes magnezit 47,8%-ban magnézium-oxidot (MgO) tartalmaz. Legfontosabb kitermelője Kína, 2010-ben a teljes magnezit-bányászat mintegy 69%-a hozzá kötődött. További fontos kitermelői Szlovákia, Oroszország, Törökország, Ausztria, Brazília, Spanyolország és Ausztrália (az össztermelés 25%-a kötődik hozzájuk együttesen). Az Európai Unióban folyik a világtermelés mintegy 9%-a, megosztva (sorrendben) Szlovákia, Spanyolország és Görögország között.

Felhasználása:

  • legfontosabb felhasználási területe a magnézium-oxid gyártása a tűzálló anyagokat gyártó iparágak számára (az acél, cement, kerámia és egyéb hőálló termékek iparágai a felhasználás mintegy 84%-át kiteszik)
  • a magnézium-oxidot műtrágyákban is alkalmazzák

Magnézium (Mg)[xxxiv]

A magnézium egy viszonylag gyakori előfordulású fém. Elemi formában nem fordul elő, de számos ásványban megtalálható (dolomit, magnezit, karnallit, vagy akár a tengervízben is). Viszonylag kis sűrűségű anyag (sűrűsége negyede az acélénak, kétharmada az alumíniuménak, a szénszálas ötvözetekhez hasonló).

A magnéziumbányászat mintegy 85%-át Kína adta 2016-ban.

Felhasználása:

  • számos iparágban hasznosítják, mint a közlekedésben (gépjárműveknél, vonatoknál és repülőgép-alkatrészekben egyaránt), elektronikai eszközökben (laptopok, mobiltelefonok, tabletek gyártásában), az acéliparban, a titánium és cirkónium-gyártásban, gyógyszeriparban és agrárkémiában, valamint orvosi implantátumok gyártásában is
  • fontos ötvöző anyag, az alumíniumipar elengedhetetlen hozzávalója
  • fontos összetevője a könnyűsúlyú közlekedési-eszköz koncepcióknak, a hidrogéntárolásnak és az akkumulátor-technológiai innovációknak.

Mangán (Mn)[xxxv]

A mangán az ötödik leggyakoribb előfordulású érc a Földön. Legjelentősebb kitermelői Kína, egyes afrikai országok (pl. Gabon) és Ausztrália. Emellett az óceánok talapzatában is találhatók viszonylag nagy mangántartalommal (kb. 24%) rendelkező ércek.

Felhasználása:

  • ötvöző anyag, például acélötvözetekben gyakori a felhasználása (növeli az ötvözet szilárdságát, megmunkálhatóságát és ellenálló képességét). A 13%-os mangántartalmú mangán-acélt vasúti sínek esetében, fegyvercsövekhez és börtöncellák rácsainak gyártásában alkalmazzák
  • alumínium-ötvözetét italos dobozoknál használják, mivel növeli a korróziónak való ellenállást
  • alumiínium-antimon-rézötvözete rendkívül erős mágnes
  • eldobható standard és alkáli elemek, valamint akkumulátorok fontos alkotóeleme

Molibdén (Mo)[xxxvi]

Ezüstös, nagy keménységű fém, olvadáspontja nagyon magas, leginkább ötvözőként alkalmazott elem.

A legfontosabb molibdén-tartalmú elem a molibdenit, ebből vonják ki a molibdént, ezen kívül a volfrám- és réztermelés melléktermékeként is kivonható. Legfontosabb kitermelő országai az Egyesült Államok, Kína, Chile és Peru.

Felhasználása:

  • Leginkább ötvöző anyagként használják, növeli a szilárdságot és keménységet, az elektromos vezetőképességet, valamint a korrózióállást. Ötvözeteit használják fűtőelemekben, fúrószárakhoz, fűrészlapokhoz, repülőgép-alkatrészekben
  • az olajipar katalizátorként alkalmazza
  • nyomtatott áramkörök festékanyaga, színezőanyag, és elektródákban is alkalmazzák

Nikkel (Ni)[xxxvii]

A nikkel ezüstös fém, mely nagy hőmérsékleten is igen korrózióálló. Rendkívül ritka, mégis az egyik legfontosabb ipari fém. Földi előfordulása leginkább a becsapódó meteoritokhoz köthető, az egyik legfontosabb termelőhelye is egy ilyen becsapódásból ered a kanadai Sudbury (Ontario) közelében (ez a hely egyedül a világ nikkeltermelésének 2/3-át adja).

Felhasználása:

  • egyik hagyományos felhasználási területe a pénzérmék gyártásában van (a forint érméi, illetve többek között az 1-2 eurós érmék is tartalmaznak nikkelt)
  • főként ötvözőelemként használják, például rozsdamentes acélokban. A nikkel-króm ötvözet nagy hőmérsékleten is rendkívül korrózióálló, kenyérpirítók, elektromos sütők bevonatához használják. Réz-nikkel ötvözetéből pedig a tengervízből ivóvizet előállító berendezések csöveit készítik
  • galvánelemek gyártásának fontos összetevője, a nikkel-kadmium tölthető elemek elengedhetetlen része, valamint a nikkel-metál-hibrid akkumulátorok révén az elektromos közlekedésben is fontos szerepet játszik
  • üvegekhez hozzáadva zöld színű bevonatot képez
  • a tiszta nikkelből laboratóriumi és orvosi eszközök is készülnek.

Nióbium (Nb)[xxxviii]

Könnyű, ezüstös fém, melynek kémiai tulajdonságai nagyon hasonlóak a tantáléhoz, csak a 19. században különböztették meg őket egymástól. Bár előfordulása nem kifejezetten ritka, bányászata rendkívül koncentrált, két legfontosabb kitermelési helye Brazília (a teljes termelés mintegy 90%-át két brazil bánya adja) és Kanada.

Felhasználása:

  • elsősorban acélötvöző anyagként használatos, mind a szilárdságot, mind a keménységet nagymértékben növeli, járműalkatrészekben, csővezetékek gyártásánál használják
  • magas olvadáspontja miatt „szuperötvözetek” előállítására is használják, elsősorban olyan alkatrészekben, ahol a súly is fontos szerepet játszik (turbinák, rakétamotorok, repülőgép-alkatrészek stb.).
  • szupravezető tulajdonságai miatt szupravezető mágnesekben is megtalálható, például MRI-készülékekben és részecskegyorsítókban, mint a CERN nagy hadronütköztetője.

Platinacsoport elemei (Platinum Group Metals – PGMs)[xxxix]

Hat elem tartozik ide, a platina (Pt), az ozmium (Os), az irídium (Ir), a palládium (Pd), a ródium (Rh) és a ruténium (Ru). Nagyjából a világ összes készleteinek 70%-a a Dél-afrikai Köztársaságban található, további 20% pedig Oroszországban. Ezen kívül Észak-Amerikában található még néhány bányájuk, illetve újrahasznosításából keletkezhetnek készletek.

Felhasználásuk:

  • katalizátorként olajfinomításban, egyéb petrolkémiai folyamatokban
  • elektronikában: számítógépek merevlemezében, üzemanyagcellákban, hőelemekben, többrétegű kerámiakondenzátorokban, síkképernyőkben (SED/LCD/OLED), touch-padekben, hordozható elektronikai készülékekben (tabletek, mobiltelefonok)
  • üvegek tükröződő felületkezelésében
  • gépjárműgyártásban: légzsákokban, blokkolásgátló fékrendszerekben, gyújtógyertyákban, oxigénérzékelőkben
  • repülőgép-hajtóművekben, turbinalapátokban
  • orvoslásban: fogorvosi ötvözetekben, daganatos megbetegedéseket kezelő gyógykészítményekben, szívritmus-szabályzókban, beültetett defibrillátorokban.

Szilícium (Si)[xl]

Szürke, fémes, nagyon kemény anyag. Az oxigén után a földkéreg második leggyakoribb eleme, azonban elemi formában nem fordul elő, gyakorlatilag mindig oxigénnel együtt található.

A finomított szilícium előállításának nagy része (60% körül, a 2010-2014 közötti időszak átlagában) Kínában történik. Ez mind a hazai, mind a globális fogyasztást meghaladó kitermelés. Emellett Európán kívül Brazília, Ausztrália, Dél-Afrika, Kazahsztán és Thaiföld a legfontosabbak, Európán belül Franciaország, Spanyolország, Németország, Norvégia, Bosznia-Hercegovina és Izland.

Felhasználása:

  • alumínium-ötvözetekben szilárdságnövelő anyagként alkalmazzák
  • legfontosabb felhasználása az elektronikai iparban van: a számítógépek processzorait és egyéb chipjeit szilícium lapkák alkotják, rádió- televízió-alkatrészekben (tranzisztor) is megtalálható
  • fényre érzékeny félvezetőként az egyik fő komponens a napelemek előállításában
  • kohók gyártásában fontos
  • építőiparban a terméskő, üveg, beton és cement elsődleges alkotóeleme
  • kutatás-fejlesztés intenzív ágazatokban fontos felhasználási területei vannak a fotovoltaikus termékek piacától az akkumulátoros alkalmazásokig.

Tantál (Ta)[xli]

Rendkívül korrózióálló ezüstös fém. Elemi állapotban nem fordul elő, ásványaiban általában a nióbiummal együtt található meg.

Legfontosabb kitermelői a Kongói Demokratikus Köztársaság, Ruanda, Brazília és Kína.

Felhasználása:

  • elektronikában: elterjedt a használata elektronikus eszközök (pl. mobiltelefon) kondenzátoraiban, nagy teljesítményű ellenállásokban, röntgencsövek katódjaiban
  • mivel az emlősökben nem vált ki immunreakciót a jelenléte, ezért előszeretettel alkalmazzák az orvostudományban implantátumként, csontok (például koponyalap) helyettesítésére, illetve idegek, izmok összekötésére is alkalmas
  • korrózióállósága miatt alkalmazzák neonizzók elektródáiban, vagy speciális lencsebevonatként
  • ötvözetei extrém erősek, turbinalapátok, rakétafúvókák, szuperszonikus repülőgépek orrsapkáinak alkotóeleme.

Volfrám (W)[xlii]

A legmagasabb olvadáspontú fém, sűrűsége is nagy, kemény, jó elektromos vezető. Legfontosabb ásványai a wolframit és a scheelit, leginkább ezekből vonják ki (illetve a globális készletek mintegy 30%-a újrahasznosításból származik). Legfontosabb kitermelője Kína, a teljes termelés mintegy 80%-át adja. Ezen kívül még Ausztria, Bolívia, Kanada, Peru, Portugália, Oroszország, Thaiföld és egyes afrikai (pl. Kongói Demokratikus Köztársaság) országok bányásszák.

Felhasználása:

  • ötvözeteit más fémek szilárdítására használják, továbbá számos magas hőmérsékleten használt eszköz gyártásához is alkalmazzák, mint az ívhegesztő elektródák, vagy magas hőmérsékletű kohók fűtőelemeivel kapcsolatban
  • elektronikában eszközök bevonataként: autógyártásban, repülőgépgyártásban, orvostechnikában, eszközgyártásban, erőmű-iparban
  • karbidja rendkívül erős, ezért nagyon fontos szerepet tölt be a fémfeldolgozásban, bányászatban, és kőolajiparban is
  • vágó- és fúróeszközök esetében is használják (pl. a „fájdalommentes” fogorvosi fúrókban).
Az Európai Unió importfüggősége

A kritikus fontosságú nyersanyagok számbavételével több kormányzati stratégiai anyag és gazdasági szervezetek elemzései is foglalkoznak, többek között az OECD Kereskedelmi és Mezőgazdasági Igazgatósága (Trade and Agriculture Directorate) készített néhány éve egy munkaanyagot a stratégiai nyersanyagok exportkorlátozásairól, ennek a kereskedelemre és a globális ellátásra való hatásaira fókuszálva[xliii],[xliv].

Az EU bizonyos időközönként listát tesz közzé az Unió számára kritikus fontosságú nyersanyagokról az ellátási hiány kockázata, illetve a gazdaságra gyakorolt hatásuk jelentősége alapján. A legutóbbi ilyen közleményt éppen 2017-ben adta ki a Bizottság[xlv] (előtte 2014-ben és 2011-ben készült hasonló). A lista elsődleges célja „azon nagy szállítási kockázattal és nagy gazdasági fontossággal bíró nyersanyagok azonosítása, amelyekhez való megbízható és zavartalan hozzáférés az európai ipar és értékláncok számára fontos.”[xlvi] Ez segíti az uniós szerveket egyrészt a nyersanyagimporttól való függőség enyhítéséhez szükséges beruházási igények azonosításában, másrészt a nyersanyagellátással kapcsolatos innováció támogatásának irányításában, harmadrészt pedig felhívja a figyelmet a kritikus fontosságú nyersanyagok gazdasági jelentőségére. A hosszú távú cél pedig a kritikus fontosságú nyersanyagok európai termelésének ösztönzése lenne, amennyiben erre van lehetőség – illetve amennyiben nincs, úgy az újrafeldolgozás révén történő készletfelhalmozás. A biztonságos nyersanyagellátás ugyanis stratégiai gazdasági érdeke az Uniónak.

Az idei lista 27 nyersanyagot (illetve nyersanyagcsoportot) azonosít kritikus fontosságúnak (ez minden eddiginél több, 2011-ben még csak 14 elem szerepelt a listán, 2014-ben pedig 20), melyek több mint a felének (14) importfüggőségi aránya 95% feletti.

  1. táblázat: A stratégiai nyersanyagok importfüggőségi aránya az Európai Unióban (2014, %) Importfüggőségi arány=nettó EU import / (nettó EU import + uniós belső termelés). Saját szerkesztés. Adatok forrása: EURÓPAI BIZOTTSÁG (2017): A Bizottság közleménye az Európai Parlamentnek, a Tanácsnak, az Európai Gazdasági és Szociális Bizottságnak és a Régiók Bizottságának az EU számára kritikus fontosságú nyersanyagok 2017. évi listájáról. Brüsszel, 2017.9.13. COM(2017) 490 final
Összefoglalás

A 21. században a gazdasági kérdések kapcsán gyakran háttérbe szorul a primer szektor jelentőse (ide tartozik a mezőgazdaság mellett a bányászat is), sokkal hangsúlyosabb a szekunder szektor (ipar), a tercier (szolgáltatások), illetve a kvaterner szektor (kutatás-fejlesztés, „információs ipar”). Azonban nem szabad elfelejteni, hogy a globális értékláncokban igen fontos szerepet játszanak a nyersanyagok, ugyanis ezek jelentik az ipari termelés alapját (az ipar által előállított eszközök pedig a kereskedelem és egyéb szolgáltatások, valamint a további kutatás-fejlesztés alapját). Sőt, éppen a modern technológia és a különböző ipari innovációk hajtják fel a különböző nyersanyagok iránti keresletet, teszik azokat egyre fontosabbá. A fent bemutatott átfogó képet nyújtó lista alapján pedig kiderül, hogy ezeknek a stratégiai nyersanyagoknak a kitermelése sok esetben néhány országban koncentrálódik csupán, ennek pedig fontos geoökonómiai hatásai lehetnek, következésképpen, minden ország gazdaságstratégiájában fontos szerepet kell kapnia ezen tényezők számbavételének. Az erőforrásokhoz való hozzáférés ugyanis még ma, a 21. században is a további gazdasági fejlődés egyik fontos alapját képezi.

Felhasznált irodalom

BRADSHER, Keith (2010): China Said to Widen Its Embargo of Minerals. In: The New York Times, Oct. 19. 2010. http://www.nytimes.com/2010/10/20/business/global/20rare.html

CHEN, Zhangeng (2011): Global rare earth resources and scenarios of future rare earth industry. In: Journal of Rare Earth, Vol 29, No. 1. Jan. 2011. 1–6. o.

Critical Raw Materials Alliance. http://criticalrawmaterials.org

CSÁKVÁRI Béla (1999): Szervetlen kémia. A d-mező elemeinek vegyületei. In: Michalovszky Csabáné (szerk.) (1999): Kémia III. Nemzeti Tankönyvkiadó Rt. Budapest, 1999.

CSÉFALVAY Zoltán (2017): A nagy korszakváltás. Kairosz Kiadó, Budapest.

DE LA FUENTE, Jesus: Graphene – What Is It? https://www.graphenea.com/pages/graphene#.WjeabVXiaHs

DOBOSI Gábor, TÖRÖK Kálmán (2012): Ritkaföldfémek geokémikus szemmel. In: Magyar Tudomány 2012/5. 541–553. o.

EPA (2012): Rare earth elements: a review of production, processing, Recycling, and Associated Environmental Issues. US Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH.

EURÓPAI BIZOTTSÁG (2017): A Bizottság közleménye az Európai Parlamentnek, a Tanácsnak, az Európai Gazdasági és Szociális Bizottságnak és a Régiók Bizottságának az EU számára kritikus fontosságú nyersanyagok 2017. évi listájáról. Brüsszel, 2017.9.13. COM(2017) 490 final

GOLEV, Artem, SCOTT, Margaretha, ERSKINE, Peter D., ALI, Saleem H., BALLANTYNE, Grant R. (2014): Rare earths supply chains: Current status, constraints and opportunities. In: Resources Policy, 2014/41. 52–59. o.

HANULA Zsolt (2011): Így tartja markában Kína a hitech ipart. In: Index, 2011.08.02. http://index.hu/tudomany/2011/08/02/igy_tartja_markaban_kina_a_hitech_ipart/

KORINEK, Jane, JEONGHOI, Kim (2010): Export Restrictions on Strategic Raw Materials and Their Impact on Trade. OECD Trade Policy Papers, No. 95, OECD Publishing, Paris. http://dx.doi.org/10.1787/5kmh8pk441g8-en

OECD (2014): Export Restrictions in Raw Materials Trade: Facts, fallacies and better practices. http://www.oecd.org/tad/benefitlib/export-restrictions-raw-materials-2014.pdf

Royal Society of Chemistry. http://www.rsc.org/

SMITH, Hugh, JEFFERSON, Mike, WEEKS, Jeff, DAY, Gordon, SWIERCZYNSKA, Natalia (2012): Strategic Raw Materials, Recovery and Technologies. WRAP, IMT002-001 Final Report. United Kingdom.

The Economist (2017): The world’s most valuable resource is no longer oil, but data. May 6th 2017. https://www.economist.com/news/leaders/21721656-data-economy-demands-new-approach-antitrust-rules-worlds-most-valuable-resource

TOONDERS, Yoris (2014): Data Is the New Oil of the Digital Economy. In: Wired, 2014/7. https://www.wired.com/insights/2014/07/data-new-oil-digital-economy/

Hivatkozások

[i] CSÉFALVAY Zoltán (2017): A nagy korszakváltás. Kairosz Kiadó, Budapest.

[ii] The Economist (2017): The world’s most valuable resource is no longer oil, but data. May 6th 2017. https://www.economist.com/news/leaders/21721656-data-economy-demands-new-approach-antitrust-rules-worlds-most-valuable-resource

[iii] TOONDERS, Yoris (2014): Data Is the New Oil of the Digital Economy. In: Wired, 2014/7. https://www.wired.com/insights/2014/07/data-new-oil-digital-economy/

[iv] CSÁKVÁRI Béla (1999): Szervetlen kémia. A d-mező elemeinek vegyületei. 163–168. o. In: Michalovszky Csabáné (szerk.) (1999): Kémia III. Nemzeti Tankönyvkiadó Rt. Budapest, 1999.

[v] GOLEV, Artem, SCOTT, Margaretha, ERSKINE, Peter D., ALI, Saleem H., BALLANTYNE, Grant R. (2014): Rare earths supply chains: Current status, constraints and opportunities. In: Resources Policy, 2014/41. 52–59. o.

[vi] GUPTA, C. K., KRISHNAMURTHY, N. (2005): Extractive Metallurgy of Rare Earths. CRC Press.

[vii] GOLEV, Artem, SCOTT, Margaretha, ERSKINE, Peter D., ALI, Saleem H., BALLANTYNE, Grant R. (2014): Rare earths supply chains: Current status, constraints and opportunities. In: Resources Policy, 2014/41. 52–53. o.

[viii] http://www.bgs.ac.uk/mineralsUK/statistics/wms.cfc?method=listResults&dataType=Production&commodity=119&dateFrom=2005&dateTo=2015&country=&agreeToTsAndCs=agreed

[ix] CHEN, Zhangeng (2011): Global rare earth resources and scenarios of future rare earth industry. In: Journal of Rare Earth, Vol 29, No. 1. Jan. 2011. 2–3. o.

[x] EPA (2012): Rare earth elements: a review of production, processing, Recycling, and Associated Environmental Issues. US Environmental Protection Agency, Cincinnati, OH.

[xi] GOLEV ibid. p. 56.

[xii] HANULA Zsolt (2011): Így tartja markában Kína a hitech ipart. In: Index, 2011.08.02. http://index.hu/tudomany/2011/08/02/igy_tartja_markaban_kina_a_hitech_ipart/

[xiii] BRADSHER, Keith (2010): China Said to Widen Its Embargo of Minerals. In: The New York Times, Oct. 19. 2010. http://www.nytimes.com/2010/10/20/business/global/20rare.html

[xiv] DOBOSI Gábor, TÖRÖK Kálmán (2012): Ritkaföldfémek geokémikus szemmel. In: Magyar Tudomány 2012/5. 541–553. o.

[xv] CHEN ibid. 2–3. o.

[xvi] EPA ibid. 2-6. o.

[xvii] SMITH, Hugh, JEFFERSON, Mike, WEEKS, Jeff, DAY, Gordon, SWIERCZYNSKA, Natalia (2012): Strategic Raw Materials, Recovery and Technologies. WRAP, IMT002-001 Final Report. United Kingdom.

[xviii] KORINEK, Jane, JEONGHOI, Kim (2010): Export Restrictions on Strategic Raw Materials and Their Impact on Trade. OECD Trade Policy Papers, No. 95, OECD Publishing, Paris. http://dx.doi.org/10.1787/5kmh8pk441g8-en 7–8. o.

[xix] Ibid.

[xx] Ibid. 8. o.

[xxi] Critical Raw Materials Alliance (2016): Antimony. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/antimony/

[xxii] Critical Raw Materials Alliance (2016): Beryllium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/beryllium/

[xxiii] Beryllium.com: Uses & Applications of Beryllium. https://beryllium.com/uses-and-applications

[xxiv] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/47/silver

[xxv] Critical Raw Materials Alliance (2016): Gallium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/gallium/

[xxvi] Critical Raw Materials Alliance (2016): Germanium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/germanium/

[xxvii] Critical Raw Materials Alliance (2016): Graphite. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/natural-graphite/

[xxviii] DE LA FUENTE, Jesus: Graphene – What Is It? https://www.graphenea.com/pages/graphene#.WjeabVXiaHs

[xxix] Critical Raw Materials Alliance (2016): Indium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/indium/

[xxx] Critical Raw Materials Alliance (2016): Cobalt. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/cobalt/

[xxxi] Critical Raw Materials Alliance (2016): Chromium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/chromium/

[xxxii] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/3/lithium

[xxxiii] Critical Raw Materials Alliance (2016): Magnesite. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/magnesite/

[xxxiv] Critical Raw Materials Alliance (2016): Magnesium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/mangesium/

[xxxv] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/25/manganese

[xxxvi] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/42/molybdenum

[xxxvii] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/28/nickel

[xxxviii] Critical Raw Materials Alliance (2016): Niobium. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/niobium/

[xxxix] Critical Raw Materials Alliance (2016): PGMs. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/pgms/

[xl] Critical Raw Materials Alliance (2016): Silicon Metal. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/silicon-metal/

[xli] Royal Society of Chemistry: http://www.rsc.org/periodic-table/element/73/tantalum

[xlii] Critical Raw Materials Alliance (2016): Tungsten. 10th May 2016. http://criticalrawmaterials.org/tungsten/

[xliii] KORINEK et. al. Ibid.

[xliv] OECD (2014): Export Restrictions in Raw Materials Trade: Facts, fallacies and better practices. http://www.oecd.org/tad/benefitlib/export-restrictions-raw-materials-2014.pdf

[xlv] EURÓPAI BIZOTTSÁG (2017): A Bizottság közleménye az Európai Parlamentnek, a Tanácsnak, az Európai Gazdasági és Szociális Bizottságnak és a Régiók Bizottságának az EU számára kritikus fontosságú nyersanyagok 2017. évi listájáról. Brüsszel, 2017.9.13. COM(2017) 490 final

[xlvi] Ibid, 2. o.

Gere László 2009-ben végzett geográfusként, terület- és településfejlesztés szakirányon az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, 2016-ban angol-magyar szakfordító-műfordító oklevelet szerzett a Károli Gáspár Református Egyetem szakirányú továbbképzésén, 2015-től a a Pécsi Tudományegyetem Földtudományi Doktori Iskolájának PhD-hallgatója. 2015-től a PAIGEO Kutatóintézet senior kutatója. Szakterülete a urbanisztika, a városok globális szerepe, társadalmi-gazdasági viszonyaik.

Gere László

Gere László 2009-ben végzett geográfusként, terület- és településfejlesztés szakirányon az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, 2016-ban angol-magyar szakfordító-műfordító oklevelet szerzett a Károli Gáspár Református Egyetem szakirányú továbbképzésén, 2015-től a a Pécsi Tudományegyetem Földtudományi Doktori Iskolájának PhD-hallgatója. 2015-től a PAIGEO Kutatóintézet senior kutatója. Szakterülete a urbanisztika, a városok globális szerepe, társadalmi-gazdasági viszonyaik.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

%d blogger ezt szereti: