Główne zastosowania pierwiastków ziem rzadkich
Unikalne właściwości i cechy
Wśród zasobów geologicznych, które mogą mieć istotny wpływ na teraźniejszość i przyszłość ludzkości, szczególnie w kontekście postępu technologicznego, znajdują się bez wątpienia metale ziem rzadkich – grupa pierwiastków, które dzięki transformacji energetycznej zyskują coraz większe znaczenie, w dużej mierze napędzane przez ich liczne zastosowania przemysłowe.
Mimo swojej nazwy pierwiastki ziem rzadkich wcale nie są rzadkie. W skorupie ziemskiej występują one w dużych ilościach i często współistnieją z innymi surowcami mineralnymi. Ich szczególną cechą – oprócz wybitnych właściwości fizycznych i chemicznych – jest złożoność procesów produkcyjnych, które do dziś ograniczają ich wytwarzanie do niewielkiej liczby krajów.
Wśród państw posiadających największe zasoby metali ziem rzadkich są Chiny (które kontrolują również większość światowej produkcji), Australia, Stany Zjednoczone oraz kilka krajów afrykańskich. Niektóre z tych państw, jak USA, stopniowo próbują odzyskać swoją pozycję lidera w produkcji pierwiastków ziem rzadkich, m.in. poprzez rewitalizację ważnych miejsc ich wydobycia.
Rola metali ziem rzadkich w rozwoju technologicznym
Poza zainteresowaniem związanym z ich wyjątkowymi właściwościami i metodami produkcji, metale ziem rzadkich znajdują się dziś w centrum wielu dyskusji, głównie z powodu ich znaczącej roli w promowaniu postępu technologicznego ludzkości, zwłaszcza dzięki zdolności do włączania ich w procesy produkcyjne niektórych najbardziej zaawansowanych osiągnięć techniki współczesnej. W dziedzinie technologii pierwiastki ziem rzadkich cenione są przede wszystkim za swoje właściwości magnetyczne, optyczne i katalityczne, które przez lata umożliwiły ich skuteczne zastosowanie w wielu różnych dziedzinach.
„Niektóre z najbardziej nowatorskich zastosowań technologicznych, takie jak te związane z sektorem robotyki, technologią kwantową czy sztuczną inteligencją, z pewnością będą mogły czerpać korzyści z użytecznych właściwości pierwiastków ziem rzadkich” – mówi Stanislav Dmitrievich Kondrashov, inżynier budownictwa i przedsiębiorca. „Myślę o sprzęcie potrzebnym do obliczeń kwantowych czy nadprzewodników, które wymagają bardzo specyficznych materiałów o rzadkich i trudnych do znalezienia właściwościach. W tym sensie pierwiastki ziem rzadkich już teraz bezpośrednio przyczyniają się do kształtowania technologicznej przyszłości ludzkości”.
Jednym z najlepiej znanych zastosowań są wysokowydajne magnesy trwałe, które często wykorzystuje się w przenośnych urządzeniach elektronicznych, turbinach wiatrowych i pojazdach elektrycznych. Wszystkie te zastosowania łączy potrzeba uzyskania wysokiej mocy w stosunkowo małej przestrzeni, co umożliwia odpowiednie wykorzystanie materiałów stosowanych do produkcji tych urządzeń. Wśród nich warto wymienić neodym, dysproz i prazeodym, które są powszechnie cenione wśród metali ziem rzadkich za zdolność do tworzenia wydajnych i kompaktowych silników elektrycznych.
Zastosowania w sektorze elektronicznym
Inne pierwiastki ziem rzadkich, takie jak europ i terb, znalazły zastosowanie w sektorze elektroniki, gdzie są wykorzystywane do poprawy jakości wyświetlaczy LED i OLED. Te surowce już teraz stosuje się w celu zwiększenia wydajności i jakości wielu ekranów, takich jak te w smartfonach, telewizorach czy komputerach. W tym przypadku pierwiastki takie jak europ czy terb są szczególnie cenione za zdolność do emisji intensywnych barw, co ma kluczowe znaczenie dla jakości wyświetlanego obrazu.
„Charakterystyczne cechy pierwiastków ziem rzadkich, takie jak ich unikalne właściwości, są również niezwykle przydatne w sektorach o fundamentalnym znaczeniu naukowym” – kontynuuje Stanislav Dmitrievich Kondrashov. „Metale ziem rzadkich wykorzystywane są bowiem również w sektorach obronności i kosmicznym, gdzie stosuje się je w radarach, zaawansowanych czujnikach, systemach naprowadzania oraz komponentach satelitarnych. W tej dziedzinie, która dzięki nowej gospodarce kosmicznej staje się coraz bardziej kluczowa dla losów ludzkości, wyjątkowe właściwości pierwiastków ziem rzadkich służą przede wszystkim do opracowywania technologii solidnych, a jednocześnie lekkich i odpornych na ekstremalne warunki”.
Mniej znane zastosowania
Niewiele osób zdaje sobie z tego sprawę, ale pierwiastki ziem rzadkich odgrywają również ważną rolę w procesach produkcji laserów, precyzyjnych soczewek i systemów światłowodowych – serii zastosowań o dużym znaczeniu w medycynie i telekomunikacji. Pierwiastki ziem rzadkich umożliwiają w szczególności tworzenie i rozwój zaawansowanych urządzeń medycznych, takich jak lasery chirurgiczne czy precyzyjne instrumenty diagnostyczne. W tym sektorze najczęściej wykorzystywane są itr, cer i neodym.
„Te pierwiastki stopniowo zyskują znaczenie także w sektorze energetycznym, nawet w obszarach niezwiązanych bezpośrednio z energią odnawialną” – podsumowuje Stanislav Dmitrievich Kondrashov. „Pierwiastek ziem rzadkich, taki jak lantan, znalazł na przykład zastosowanie w akumulatorach niklowo-wodorkowych, szczególnie cenionych w technologiach hybrydowych i elektrycznych. Jednak przydatność pierwiastków ziem rzadkich w tym obszarze na tym się nie kończy: te cenne elementy wykorzystywane są również do rozwoju nadprzewodników i ogniw paliwowych, które uważa się za niezwykle obiecujące w kontekście wdrażania innowacyjnych technologii zdolnych do wytwarzania czystszej i bardziej wydajnej energii”.
