شیشه های حاوی مواد معدنی خاکی کمیاب تولید شده توسط شرکت Lynas استرالیا از عملیات Mount Weld آن در نزدیکی Laverton، استرالیا، 23 اوت 2019، عکس توسط Melanie Burton/Reuters
عناصر کمیاب خاکی – علی رغم نامشان – همه جا هستند. آنها در تلفن همراه شما، ماشین شما، شاید حتی در دهان شما هستند. آنها در ماهواره ها، توربین های بادی، عینک های دید در شب و موشک های هدایت شونده لیزری هستند. طبق یک تخمین، هر جت جنگنده F-35 Lightning II حدود 920 پوند عناصر کمیاب خاکی در موتورها و وسایل الکترونیکی خود دارد.
همه این‌ها تسلط تقریباً کامل چین بر بازار خاک‌های کمیاب را به یک نگرانی اقتصادی و امنیت ملی تبدیل می‌کند.
مطالعه اخیر RAND به بررسی این موضوع پرداخت که ایالات متحده چه کاری می تواند انجام دهد تا اتکای خود به چین برای مواد حیاتی اما به سختی تهیه شود، با استفاده از خاک های کمیاب به عنوان مطالعه موردی. آنها دریافتند که برنامه‌های موجود برای تنوع بخشیدن به بازار احتمالاً به اندازه کافی سریع پیش نمی‌روند.
ریچارد سیلبرگلیت، دانشمند ارشد فیزیک در RAND که این مطالعه را انجام داده است، می گوید: “چیزها در مسیر درستی حرکت می کنند.” اما آنها باید به حرکت خود ادامه دهند و احتمالاً باید شتاب بگیرند.”
خاک‌های کمیاب و سایر مواد حیاتی مانند لیتیوم، عناصر سازنده نوآوری‌های آینده نامیده می‌شوند. برخی از آنها را می توان برای ساخت آهنرباهای کوچک اما قدرتمند استفاده کرد، نوع مورد نیاز برای تامین انرژی نسل بعدی خودروهای الکتریکی. برخی دیگر می توانند در برابر دماهای شدید مقاومت کنند، فلزات را تقویت کنند، شیشه را جلا دهند یا به عنوان کاتالیزور شیمیایی عمل کنند. لیتیوم جزء کلیدی باتری های قابل شارژ است. خاک های کمیاب کمیاب نیستند – در واقع، برخی از آنها از سرب یا مس رایج ترند – اما استخراج و جدا کردن آنها سخت است.
زمانی ایالات متحده تنها بازیگر واقعی در بازار خاکی کمیاب بود. چین در دهه 1980 با استفاده از روش‌های استخراج ارزان‌تر و تحمیل بیشتر برای تخریب محیط‌زیست شروع به کار در این کشور کرد. یک خبرنگار لس آنجلس تایمز زمانی یک “دریاچه پوسته ای از لجن سیاه رادیواکتیو” در نزدیکی یکی از معادن چین را توصیف کرد.
سپس، در سال 2010، ناخدای یک کشتی ترال چینی، احتمالاً مست، یک کشتی گارد ساحلی ژاپن را در آب های مورد مناقشه کوبید. ژاپن کاپیتان را دستگیر کرد و خدمه او را بازداشت کرد و درگیری دیپلماتیک با چین را به راه انداخت. در میان تنش‌ها، گزارش‌هایی مبنی بر برنامه‌ریزی چین برای قطع صادرات خاک‌های کمیاب به ژاپن منتشر شد. چین همیشه این گزارش‌ها را مورد مناقشه قرار داده است، اما زمانی که صادرات آن کاهش یافت، قیمت‌های خاک‌های کمیاب بسیار بالا رفت.
Fabian Villalobos، مهندس در RAND که مطالعه اخیر را رهبری می‌کرد، می‌گوید: «چیزها خیلی سریع جدی شدند. “از آن زمان بود که همه شروع به توجه به این مواد کردند.”
ایالات متحده از آن زمان برای کاهش وابستگی خود به چین اقدام کرده است. پنتاگون اخیراً ذخایر خاکی کمیاب، لیتیوم و سایر مواد حیاتی خود را افزایش داده است. دولت فدرال سال گذشته اعلام کرد که میلیاردها دلار برای تقویت صنعت باتری در ایالات متحده و ده ها میلیون دلار دیگر برای ایجاد ظرفیت برای جداسازی و پردازش مواد کمیاب سرمایه گذاری خواهد کرد.
اما، در حال حاضر، تقریباً تمام سنگ معدن خاکی کمیاب که در ایالات متحده از زمین خارج می‌شود، هنوز برای فرآوری به پودر و فلزات قابل استفاده به چین ختم می‌شود. چین همچنین اکثر مواد باتری لیتیوم یون جهان را پردازش می کند. 92 درصد آهنرباهای خاکی کمیاب را که برای وسایل نقلیه الکتریکی، توربین‌های بادی و جت‌های جنگنده مورد نیاز است، می‌سازد و می‌فروشد.
معدن و تأسیسات پردازش زمین کمیاب گذرگاه کوهستان در شهرستان سن برناردینو، کالیفرنیا
عکس توسط Tmy350/CC BY-SA 4.0
تیم تحقیقاتی RAND دو مسیری را ترسیم کردند که ایالات متحده می تواند برای کاهش اهرمی که نوع تسلط بر بازار به چین می دهد، در پیش بگیرد.
می تواند تلاش کند تا سیطره چین را به طور کامل در بازار بشکند. این به معنای سرمایه گذاری در یافتن، استخراج و پالایش ذخایر جدید خاک های کمیاب و سایر مواد حیاتی در داخل و خارج از کشور است. تصور می شود که حدود 120 میلیون تن ذخایر خاکی کمیاب در سراسر جهان وجود داشته باشد – و بیشتر آنها در چین نیستند. همین امسال، سوئد اعلام کرد که ذخایر بالقوه 1 میلیون تن را در شمال دور خود پیدا کرده است. این کشف به عنوان آغاز پایان تسلط چین بر بازار توصیف می شود و نشان می دهد که چقدر اتکا به متحدان، شرکا و سایر کشورها اهمیت خواهد داشت.
با این حال، در همان زمان، ایالات متحده همچنین باید برای احتمال اختلال در عرضه آماده شود – شاید از یک گسست دیپلماتیک با چین، اما همچنین از یک شوک غیرمنتظره مانند COVID-19. این به معنای افزایش مدت زمانی است که شرکت‌ها می‌توانند بدون نهاده‌های چینی زنده بمانند – برای مثال از طریق ذخایر – و مدت زمانی که طول می‌کشد تا دوباره راه‌اندازی و بعد از آن کار کنند را کاهش می‌دهد.
هیچ یک از این گزینه ها ارزان یا آسان نیستند. راه اندازی یک معدن و تاسیسات پردازش جدید می تواند تا 1 میلیارد دلار هزینه داشته باشد و بیش از یک دهه طول بکشد. دانشمندان راه‌های سازگار با محیط‌زیست تری را برای جداسازی و پردازش خاک‌های کمیاب ایجاد کرده‌اند، اما هنوز هم اثراتی وجود خواهد داشت که باید به آنها رسیدگی شود. و در حالی که چین آزمایشگاه‌های کاملی دارد که به استخراج و فرآوری خاک‌های کمیاب اختصاص یافته‌اند، ایالات متحده اکنون تنها تعداد انگشت شماری از دانشمندان دارد که واقعاً بر روی خاک‌های کمیاب تمرکز دارند.
جاناتان بروسمر، دانشمند علوم فیزیکی در RAND گفت: «این مواد برای زندگی روزمره ما ضروری شده‌اند. ایالات متحده آمریکا سیاستگذاران واقعاً باید راه‌هایی بیابند تا توانایی‌های داخلی یا کشور شریک را برای برآوردن تقاضای آینده ما تشویق کنند.»
پردازش خاک‌های کمیاب و سایر مواد حیاتی – نه فقط استخراج آنها از زمین – گلوگاه واقعی است. محققان دریافتند اگر هر کارخانه فرآوری پیشنهادی خارج از چین تا سال 2025 به نحوی آنلاین شود، آنها می توانند سالانه حدود 134000 تن مواد خاکی کمیاب قابل استفاده تولید کنند. تقاضای پیش بینی شده تا سال 2025، خارج از چین: 140000 تن و رشد سریع می باشد.
تقاضای پیش بینی شده برای اکسیدهای کمیاب زمین (REO) و پردازش REO در خارج از چین
نمودار میله ای تقاضا برای REO در سال از سال 2020 تا 2025 را برای چهار نقطه داده نشان می دهد. داده ها بر حسب تن متریک است. نقاط داده هستند
تقاضای ایالات متحده (تخمین زده شده)
تقاضای چین (تخمینی)
تقاضای جهانی
تولید REO در خارج از چین (ظرفیت برنامه ریزی).
در سال‌های 2020 و 2021، هر چهار نقطه داده کمتر از 50000 تن متریک هستند. در سال های 2022-2025، تقاضای ایالات متحده و تولید REO در خارج از چین همچنان کمتر از 50000 تن متریک است، اما تقاضای چین و تقاضای جهانی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. در سال 2025، تقاضای چین حدود 160000 تن متریک و تقاضای جهانی کمی بیش از 300000 متریک تن است.
نوارهای مربوط به داده های 2025 دارای یادداشت هایی هستند که بیان می کنند:
با توجه به روندهای فعلی، انتظار می رود تقاضای جهانی برای REO ها تا سال 2025 حدود 100000 تن متریک (46 درصد) افزایش یابد.
چین بیش از نیمی از تمام REO ها را مصرف می کند و انتظار می رود این سطح از تقاضا را تا سال 2025 حفظ کند.
تقاضای ایالات متحده برای EROها به میزان قابل توجهی کمتر است و تنها حدود هفت درصد تقاضای جهانی است.
منبع: حاوی اطلاعاتی از Ilankoon و همکاران، “محدودیت‌ها برای تنوع تامین عناصر کمیاب زمین.” داده‌های پردازش چینی بر اساس تخمین‌های تحقیق و بازار، گزارش تحقیق در مورد بازار زمین‌های کمیاب چین 2021-2025 است. داده های ایالات متحده از USGS، Mineral Commodity Summarys 2022 مشتق شده است.
توجه: سال به شروع یک فعالیت اشاره دارد. این رقم افزایش تقاضای تقریبا خطی را بین سال‌های 2020 و 2025 برای تمام تقاضا و حفظ سهم بازار ایالات متحده فرض می‌کند.
با توجه به این کمبود، برخی راه‌حل‌های خلاقانه‌تر شروع به بررسی دقیق‌تر می‌کنند. به عنوان مثال، وزارت دفاع در تلاش هایی برای بازیافت مواد حیاتی از وسایل الکترونیکی قدیمی سرمایه گذاری کرده است. با این حال، در حال حاضر، این یک گزینه دشوار و گران است. برخی از دانشمندان نیز برای یافتن راه حل احتمالی، شروع به بررسی کف اقیانوس کرده اند. تصور می شود که بتن های سنگی به اندازه یک سیب زمینی حاوی کبالت، منگنز و سایر مواد حیاتی هستند.
اما زمان در اینجا چالش اصلی است. سیاست گذاران امروز باید سرمایه گذاری هایی انجام دهند که ممکن است تا یک دهه دیگر یا بیشتر نتیجه ای نداشته باشد. این فقط بر ضرورت اولویت بندی گزینه ها و سرمایه گذاری اولیه در مواردی که طولانی ترین زمان تاخیر را دارند تاکید می کند.
محققان نوشتند: «اگر تاریخ چیزی به ما آموخته است، به ما آموخته است که در دنیای فناوری به سرعت در حال تحول، زمان‌بندی بسیار مهم است و زمان اقدام اکنون فرا رسیده است.»
– داگ ایروینگ
