Геополитический козырь или ресурс будущего?

За последние несколько месяцев они резко перешли из статуса специфических «участников» различных производственных процессов в статус настоящих «звезд» всемирного информационного пространства, стали объектом геополитических сделок и конфликтов. Связано ли это в первую очередь с тем, что наступил новый этап гонки технологий, – или сыграло свою роль то, что поставки редкоземов контролируются узким кругом стран?

Зачем нужны редкоземы?

РЗМ в современных устройствах фактически стали мультипликаторами многих базовых для сегодняшнего дня свойств и функций высокотехнологичных приспособлений. Они нужны для того, чтобы сделать окружающую нас технику еще мощнее, еще меньше, еще быстрее и еще энергоэффективней.

Неодимовые магниты (неодим, железо и бор) делают моторы электромобилей сравнимыми по мощности с двигателями внутреннего сгорания, за счет них существует технология МРТ, именно эти элементы обеспечивают мощность и компактность динамиков, благодаря которым звучание наших гаджетов становится чистым и объемным.

Без эрбия и неодима не было бы мощных и компактных лазерных инструментов в медицинских и научных устройствах, исчезли бы лазерные принтеры и лазерные скальпели. Эрбий же используется в оптоволоконных системах передачи данных для усиления сигнала.

Иттрий и тербий обеспечивают яркость, устойчивость цвета и долговечность экранов ЖК-телевизоров, мониторов и смартфонов. Они же используются в производстве солнечных батарей, повышая их эффективность в преобразовании солнечной энергии в электричество до коммерчески приемлемой.

Самарий и неодим используются для создания высокоэффективных магнитов в спутниковых системах – без них мы не смогли бы массово использовать технологии геопозиционирования (GPS, ГЛОНАСС и т. д.). Эти же элементы необходимы для создания мощных и компактных высокочастотных устройств, таких как радиопередатчики и антенны для мобильной связи.

Редкоземельные металлы церий, лантан, ниобий, диспрозий играют ключевую роль в катализаторах, которые используются для ускорения химических реакций при переработке нефти и газа: они повышают активность и термическую стойкость катализаторов, ускоряют реакции, в частности, улучшают октановое число бензина.

Все эти свойства редкоземов используются и в военных отраслях: так, например, иттрий и тербий применяются в системах усилителей сигнала для повышения эффективности работы радарных систем; неодим, диспрозий и другие тяжелые редкоземельные элементы используются в магнитных системах наведения ракет и некоторых беспилотников; лазеры на основе неодима и тербия используются в дальномерах для наведения оружия; церий и иттрий используются в гиперзвуковых двигателях для улучшения их работы при экстремальных температурах.

Фактически без редкоземельных металлов привычного нам сегодня мира просто не было бы.

Откуда сегодня берутся РЗМ?

Редкоземельные металлы не встречаются в природе в чистом виде, они рассеяны в составе различных минералов, из которых их извлекают достаточно трудоемкими способами, потому что их концентрация в исходном сырье крайне мала.

Одним из важнейших минералов является бастнезит, который содержит в себе цезий, лантан и неодим. Бастнезит – главный источник редкоземельных металлов в таких странах, как Китай, США и Монголия, где он добывается в значительных объемах. Монацит, богатый церием, лантаном, неодимом и торием, встречается в природных ресурсах Индии, Австралии и Бразилии.

Другим важным минералом является ксенотим, который содержит в себе такие элементы, как иттрий, диспрозий, эрбий и иттербий. Он обнаружен в Австралии, Бразилии, Индии, ЮАР, России и на Новой Каледонии.

В России находятся крупнейшие месторождения лопарита, который содержит такие элементы, как церий, лантан, неодим, а также титан и ниобий.

Но главным источником РЗМ сегодня являются ионно-адсорбционные глины, содержащие диспрозий, иттрий и тербий. Эти глины добываются в Китае, который играет ключевую роль в мировом производстве редкоземельных металлов.

Особенно непрост процесс кальцинации, то есть прокаливания осадков для получения оксидов РЗМ, – энергоемкий, экологически вредный (образует радиоактивные отходы, особенно при добыче монацита) и требующий сложного оборудования. Есть основания предполагать, что на ближайших космических телах добывать и выделять редкоземы будет существенно проще.

Луна

Представляет собой наиболее реальную цель для добычи редкоземельных металлов, в первую очередь из-за близости к Земле и наличия полезных ископаемых в ее реголите – тонком слое почвы, покрывающем ее поверхность.

Оксиды таких элементов, как лантан, церий и иттрий, можно извлечь прямо из лунного грунта. Кроме того, эти элементы часто встречаются в таких минералах, как ильменит, анортозит и апатит, которые также присутствуют в лунных породах.

Современные проекты, такие как NASA Artemis, и планы Китая по созданию лунных баз будут иметь целью не столько научные исследования, сколько подготовку инфраструктуры для будущей добычи ресурсов, в первую очередь лунного реголита.

Астероиды

Являются еще одной многообещающей целью для добычи редкоземельных металлов. Исследования показали, что астероиды, такие как 16 Психея и 243 Ида, с большой вероятностью содержат высокие концентрации редкоземельных элементов и других полезных ископаемых.

Психея, например, состоит в значительной части из металлов, таких как железо и никель, но содержит и другие элементы, в первую очередь церий, диспрозий, иттрий и лантан.

Ида состоит в основном из силлитовых и хондритовых минералов, которые скорее всего содержат церий, лантан и неодим.

Марс

Кажется менее перспективным на данный момент, но стратегически является важнейшим объектом для экспансии человечества в Ближний Космос и в первую очередь для развертывания там промышленности.

Марс интересен не только как источник редкоземельных металлов, но и как потенциальная база для добычи ресурсов для будущих экспедиций и создания производственных комплексов за пределами Земли.

Четвертая планета Солнечной системы значительно ближе к Земле по сравнению с другими небесными телами (кроме Луны), но при этом находится недалеко от Пояса астероидов, да и расстояние от Марса до спутников Юпитера и Сатурна также значительно меньше, чем от Земли.

Марс содержит полезные ископаемые, такие как железо, кремний, магний, а также гипс и кальций. Эти минералы могут быть использованы в строительстве промышленных баз, для производства материалов и энергии. Самое главное – на Марсе обнаружены запасы воды в виде льда, в том числе под поверхностью в полярных шапках и в виде подземных водоносных слоев. Это является ключевым фактором для существования производственных комплексов и обслуживающих их колоний, поскольку вода не только необходима для любого производства, но также используется для создания ракетного топлива.

Космическая добыча редкоземельных металлов является перспективной и достижимой целью, однако для полноценной реализации добычи сырья на этих объектах требуется разработка новых технологий, а в перспективе – и строительство глобальных промышленных баз на Марсе и в Ближнем Космосе. Интерес к таким проектам растет, и в будущем космическая добыча станет основным источником РЗМ. Но чтобы добраться до Ближнего Космоса, необходимо мирное освоение имеющихся земных запасов редкоземельных металлов.