Pe langa componentele general cunoscute ale tehnicii de varf, o clasa importanta care ajuta la obtinerea de progrese tehnologice remarcabile sunt asa-numitele pamanturi rare. Valoarea lor este atat de mare incat descoperirea unor zacaminte de astfel de elemente in Afganistan ar putea schimba soarta razboiului pentru ca acest teritoriu ar putea prospera asa cum a prosperat Arabia Saudita de pe urma petrolului.

O echipa formata din specialisti de la Pentagon si geologi americani a desco­perit in Afganistan depozite minerale in valoare de aproximativ un trilion (o mie de miliarde) de dolari. Potrivit unor ofi­ciali americani, noua descoperire va mo­di­fica fundamental economia Afga­nis­ta­- nului si mai mult ca sigur si raz­boiul. Noile depozite, necunoscute an­­te­rior, care contin filoane imense de fier, cupru, cobalt sau aur si metale indu­striale critice, precum litiul, sunt atat de mari si includ atat de multe minerale care sunt esentiale pentru industria moderna, ca Afganistanul ar putea fi transformat in cele din urma intr-unul dintre cele mai importante centre mi­niere din lume. Potrivit unui memo intern al Pentagonului, Afg­a­nistanul ar putea deveni „Arabia Saudita a litiului“, un material-cheie in pro­du­cerea bate­riilor pentru laptopuri si BlackBerry.

Guvernul afgan si presedintele Hamid Karzai au fost informati recent de noua descoperire. Desi ar putea dura mai multi ani pentru a dezvolta aici o in­dustrie miniera, potentialul este atat de mare incat functionarii si directorii din industrie cred ca ar putea atrage inve­stitii masive, chiar inainte ca mi­nele sa fie profitabile, oferind posi­bi­litatea de a crea locuri de munca care ar putea distrage atentia de la razboi. „Exi­sta un potential uimitor aici“, a afirmat gene­ralul David H. Petraeus, seful Co­man­­damentului Central al Statelor Unite. „Exista o multime de conditii, desigur, dar cred ca exista un potential extrem de semnificativ“, a mai adaugat oficialul.

Productia pamanturilor rare

Metalele denumite pamanturi rare sau minerale critice reprezinta un grup de 17 elemente extrem de importante, socotite critice, pentru asamblarea a aproximativ un sfert din tehnologia actuala - de la telefoane mobile, com­po­nente de calculator si motoare electrice pana la tehnologii precum bateriile electrice, armamentul sofisticat si tur­binele eoliene. La jumatatea anului 2010, si aceasta situatie se va mentine cel putin inca patru ani (pana la deschi­derea de noi exploatari miniere pe alte con­tinente: America de Nord, Australia, Asia etc.), China producea aproximativ 97% din pamanturile rare consumate in intreaga lume.

Minele si regiunile inconjuratoare apartinand de Baiyun Obo sunt privite ca avand importanta strategica nationala si de aceea sunt patrulate de echipaje de politie in autoturisme de teren. Mine­reul este transportat de la adan­cimea de 200 de metri, unde se afla baza cra­terului minier, de camioanele Terex, cele mai mari din China, inalte cat un imobil de doua etaje, care transporta la un singur drum cate 168 de tone de piatra continand pamanturi rare; patru schimburi de soferi asigura operarea tuturor masinariilor 24 de ore pe zi, sapte zile pe saptamana. Exploatarea pamanturilor rare de la Baiyun Obo a condus la anihilarea totala a mediului si ecosistemului local si transformarea regiunii intr-o oaza industriala ce ofera imagini apocaliptice.

Rafinariile, aflate in diferite stadii de functionare, sunt in vaile joase de la nord-vest de orasul minier, la 150 km de Baiyun Obo, la periferia industriala a orasului Baotou. Sunt imprejmuite de lacuri partial inghe­tate, cu suprafata de pana la 10 kmp, stra­batute de darele rosii ale aci­zilor. Terenul care le inconjoara este mar­cat pentru foarte multi ani de rezi­duurile otravitoare ale rafinariilor. Solul este presarat cu gropi si transee. Cateva sate au fost relo­cate din cauza poluarii intense.

La o fabrica de procesare, denumita He Jiao Mu Qu,  izolata in preeriile provinciei chineze  Mongolia Interioara, aflata la aproximativ 50 km sud de Baiyun Obo, acidul sulfuric fierbe erupand in crevase. Cel mai mare lac de deversare, Baogang, cu suprafata de 11 kmp, este plin de deseuri toxice.

Aerul, toxic la randul lui, plin de sulf, inteapa ochii si arde plamanii, iar hainele muncitorilor sunt pline de arsuri de acid. La capatul unor conducte centri­fuge de otel, mai multe cuptoare fierb o lava clocotinda avand culoarea lamaii. In aceste conditii de iad pamantesc, salariul unui muncitor este de 1.600 de yuani chinezesti pe luna, echivalentul a 220 de dolari. Dezastrul ecologic din Baiyun Obo cauzat de extractia pamanturilor rare este de proportii biblice.

Domeniile de utilizare

Desi specialistii studiaza paman­tu­rile rare de putini ani, proprietatile lor neobisnuite in lumea stiintifica si eco­nomica le recomanda utilizarea cu suc­ces in componenta generatoarelor eo­lie­ne, a pieselor si subansamblelor electronice, a separatoarelor de metale, motoarelor, am­breiajelor, altor piese auto, dispozi­ti­velor de ridicare si de extractie etc.

Turbinele eoliene folosesc doua ti­puri de neodiu pentru magnetii lor per­manenti puternici. Alte componente, fo­lo­site pentru majoritatea autoturis­me­lor moderne, au nevoie de cantitati mici din metalele rare, precum europiu, ytriu, ceriu, zirconiu, terbiu, praseodiu si disprosiu.

Pamanturile rare intra - foarte putini oameni stiu - in com­po­nenta laserilor, telefoanelor mobile, com­puterelor, iPod­u­rilor, ecranelor LCD, masinilor de spa­lat, masinilor hi­bri­de, camerelor digi­ta- le, a unor casti, so­nare, radare, telefoane portabile, ecra­ne cu cristale lichide, ba­terii ale vehiculelor electrice si chiar in componenta sistemelor de ghidare ale rachetelor, bombelor inte­ligente si rache­telor spatiale. In pofida numelui, pa­man­turile rare nu sunt chiar atat de rare, insa - de obicei - se gasesc in volume foar­te mici dispuse pe suprafete vaste si presupun o post­procesare complicata, ce face ca majo­ritatea depozitelor existente sa fie inca prea sau destul de scumpe pentru exploatare.

Economia producerii si utilizarii pamanturilor rare si a tehno­logiilor sofisticate bazate pe acestea o numim economia pamanturilor rare, elemente absolut vitale civilizatiei moder­ne.

China detine principalele zacaminte

„Orientul Mijlociu are petrolul, dar China poseda minerale rare“, spunea intr-o maniera premonitorie Deng Xiao­ping acum 30 de ani. Minele din Baiyun Obo (Mongolia Interioara, o provincie autonoma a Chinei), situata la granita cu Mongolia, detine cele mai mari zaca­minte de pamanturi rare din lume, com­binate insa cu zacaminte de fier. Baiyun Obo reprezinta pentru pamanturile rare ce a insemnat Arabia Saudita pentru petrol. Zacamintele de la Baiyun Obo sunt formate din doua treimi din totalul de pamanturi rare cunoscute pe planeta la jumatatea anului 2010. 

Minele din Baiyun Obo si-au triplat in ultimii 10 ani productia de pamanturi rare, pentru a atinge 125.000 de tone in acest an. Taranii locali, detinatori ai terenurilor continand zacamintele de pamanturi rare, au vandut guvernului chinez terenurile in cauza la preturi foarte mari, atunci cand nu exploateaza ilegal subsolul lor. Cele doua importante mine chineze care extrag pamanturi rare sunt controlate de gigantul minier Baotou Steel Rare Earth, o societate cu capital public. Costurile de exploatare sunt reduse, pentru ca mana de lucru chineza este foarte ieftina: minerii nu castiga mai mult de 150 de euro pe luna. Tehnicile utilizate sunt controversate, folosind produse chimice toxice pentru procesele de rafinare a mineralelor.

Intelegand importanta geostrategica a zacamintelor sale de pamanturi rare, guvernul de la Beijing a decis in prima parte a anului 2010 sa le foloseasca nu­mai pentru productia obtinuta pe piata sa interna. In incercarea de a con­trola preocuparea pentru pamanturile sale rare, China a autorizat uzinele straine sa produca pe teritoriul sau si sa participe la exploatarea minelor respective. Pro­babil, intre 2011 si 2012, cererea inter­na chineza de pamanturi rare va depa­si capacitatea de productie. „Aceasta situa­tie obliga China sa interzica exportul si vanzarea pamanturilor rare in strai­na­tate“, explica Jack Lifton, specia­list in domeniu. Probabil, dupa 2012 China va  deveni primul fabricant de panouri solare si turbine eoliene din lume, doua industrii mari consu­ma­toare de paman­turi rare.

Pozitia altor tari

Inca de acum 40 de ani, in Republica Sovietica Socialista  Moldoveneasca, pa­man­turile rare erau folosite pe larg in peste 20 de ramuri industriale.

Printre dome­niile cele mai importante de apli­ca­bi­litate a pamanturilor rare se numa­­rau: industria metalurgica si de echi­- pament, industria sticlei si chimica, electronica, radiotehnica si radioe­lec­tro­nica contem­porana, medicina si tehnica farma­ceutica, tehnica optica si de ilu­minare, tehnica aviatica si cosmica, navala si militara, productia de bijuterii si agri­cultura.

In regiunea centrala a bazinului raului Nistru a fost efectuat pe parcursul catorva decenii un studiu geologic com­plex orientat spre determinarea parti­cularitatilor  metalogenice ale forma­­tiu­­nilor geologice din aceasta zona. In baza datelor geologice si geochimice obti­­nute, teritoriul din bazinul central al raului Nistru este considerat de pers­pectiva din punctul de vedere al depistarii unor mineralizari ale elementelor radio­active, metalelor rare, fier, zinc, plumb, ba­ri­tina, inclusiv a pamanturilor rare. Con­centratii ale elementelor paman­turilor rare (TR), reprezentate de lantan (La), ceriu (Ce), yterbiu (Yb), ytriu (Y) si scandiu (Sc), au fost gasite in forma­tiunile terigene din nord-estul Republicii Moldova.

In aprilie a.c., Congresul american a prezentat in regim de urgenta un text care amintea de rolul indispensabil al pamanturilor rare pentru economia americana. Pe site-ul Congresului SUA se putea citi ca „pamanturile rare sunt indispensabile dezvoltarii tehnologiilor care produc energii regenerabile; aceste tehnologii permit SUA sa-si reduca de­pendenta de petrol si sa scada emisiile de gaz cu efect de sera. Vointa chineza este de a limita exporturile in aceasta directie si de a pune astfel o problema de competitivitate SUA, iar noi trebuie, pe de o parte, sa ne asiguram aprovi­zio­narea si, pe de alta parte, sa permitem dezvoltarea minelor care sa extraga pamanturile rare din subsolul american. SUA nu pot sa mai depinda 100% de importuri din China“.

Reactia Washingtonului, ce prega­teste o lege care sa incurajeze exporturile de pamanturi rare in SUA, este oarecum tardiva si i-a prins pe picior gresit pe americani. Canadienii exploreaza deja in sudul tarii, in cautare de pamanturi rare. Australia si Brazilia au identificat recent astfel de zacaminte; dar, nicio noua exploatare miniera nu poate sa inceapa mai repede de 2014. Problemele nu sunt date de raritatea pamanturilor rare, ci de dificultatea extractiei lor.

In ultimii 10 ani, pro­ductia de pa­manturi rare a crescut de cinci ori, de la 40.000 de tone in anul 2000 la 200.000 de tone, preconizate pentru acest an; in urmatorii cinci ani se esti­meaza o crestere a productiei la peste 300.000 de tone pe an.

Pe de alta parte, in timp ce nevoia mondiala de pamanturi rare este in crestere, cu un procent estimat la cel putin 10% in fiecare an, China a redus cotele de export in ultimii trei ani. O asemenea evolutie a alarmat gigantii industriali ai planetei: SUA importa pamanturi rare in valoare de peste un miliard de dolari, tehnologia inalta din Japonia si Uniunea Europeana este, de asemenea, dependenta de pamanturile rare. Alte noi sisteme si fabrici care sa se ocupe de extragerea si separarea paman­turilor rare nu vor putea deveni active in mai putin de 4-10 ani. In prezent, exista doar doua proiecte miniere viitoare pentru pamanturi rare in afara Chinei: Muntele Pass din California, SUA, si Mount Wells din Australia.

Guvernele occidentale sunt ingrijo­rate de monopolul chinezesc asupra pamanturilor rare, intrucat acestea sunt intrebuintate inclusiv pentru construc­tia sistemelor de rachete. Disprosiul, de exemplu, permite rachetelor sa func­tioneze in conditii extreme. Armata SUA nu vrea sa il cumpere de pe o piata deschisa. Are nevoie de o aprovizionare ga­rantata, iar acest lucru devine o pro­blema. Daca doar China ar fi singurul loc de pe Pamant unde s-ar gasi paman­turi rare, acest lucru ar putea duce la un razboi planetar. Problema nu este una imediata, insa criza se apropie cu pasi mari. In acest context, China isi cladeste, incet si sigur, dominatia plane­tara, constienta fiind de dificultatea in care pune Occidentul. In ultimii ani, gu­ver­nul chinez a introdus fortat toate minele si rafinariile de pamanturi rare sub aripa companiei de stat Baotou Steel, pentru a controla astfel, mai usor, pre­turile.
Importanta mineralelor critice pentru economia mondiala

In 2008, in cadrul unui grup de studiu, prezidat de profesorul Roderick Eggert, de la Colorado School of Mines, si in urma unor seminarii la care au participat specialisti renumiti din SUA, s-a elaborat de catre Consiliul National de Cercetare al Academiilor Nationale un raport cu titlul: „Minerale, minerale critice si economia Statelor Unite“. In acest document se grupeaza principalele recomandari facute Guvernului SUA, cu privire la masurile care ar trebui sa fie luate pentru a securiza accesul la anumite resurse minerale neenergetice, consi­de­rate in urma unor evaluari stiintifice a fi critice sau chiar strategice pentru eco­nomia americana. Sunt luati in con­siderare toti factorii de risc: dispo­nibilitatea unor minerale care pot fi extrase prin tehnicile actuale, gradul de subs­tituire, riscurile politice in ceea ce priveste comertul international cu mate­rii prime strategice si critice, aspectele legate de politica de aparare a SUA si rolul strategic pe care unele minerale il au atunci cand vine vorba de producerea unor aplicatii tehnologice de uz civil dar, mai ales, militar.

Documentul, elaborat in SUA, a fost luat ca referinta si de alti raportori sau institutii. Comisia Europeana face, la ran­dul ei, eforturi sustinute pentru contu­rarea unei strategii viabile si integrate privind materiile prime. In acest scop, Comisia si-a propus sa eva­lueze la fiecare doi ani progresele inre­gistrate, astfel incat sa fie posibila iden­tificarea lipsurilor si corectarea masurilor care se dovedesc a fi ine­ficiente.

Actinidele si lantanidele, asa cum sunt trecute in Tabelul periodic al ele­mentelor lui Mendeleev, se numesc im­preuna pamanturi rare. Termenul de pamanturi rare se refera la mineralele din care sunt izolate in prima instanta metalele vitale neodim, ceriu, disprosiu si lantan. Prin pamanturi rare, cunos­catorii inteleg azi dysprosium, terbium sau neodimyum.

Cei mai utilizati magneti din pa­man­turi rare sunt neodimul (NdFeB) si samarium-cobaltul (SmCo). Magnetii din pamanturi rare (de tipul neodim-fier-bor sau samariu-cobalt) sunt mag­netii per­manenti, cei mai avansati teh­nic.

Avantajele nete ale magnetilor de tip NdFeB sunt, pe langa dimensiunea si masa redusa, fiabilitatea ridicata si carac­teristicile magnetice excelente. Suprafata magnetilor de tipul NdFeB se poate proteja cu zinc, nichel sau prin vopsire obisnuita. Magnetii de acest tip trebuie protejati la suprafata, in caz contrar  corodeaza.

La aplicatii realizate la temperaturi mai mari se recomanda folosirea pri­mor­diala a magnetilor din samariu-co­balt, care sunt deosebit de stabili. Da­to­­­rita materialelor componente, acest tip de magnet nu  corodeaza, rezista cu succes efectului daunator al lichidelor acide sau bazice. Preturile unor paman­turi rare erau, in 2006,  urmatoarele: ceriu - 40 dolari SUA/kg, lantan - 30 dolari/kg, yterbiu - 400 dolari/kg, ytriu -50 dolari/kg, scandiu - 70 dolari/kg.

Pamanturile rare sunt elemente care apartin mai ales grupei lantanidelor. Pamanturile rare ca samariul si cesiul pot forma impreuna cu cobaltul com­pusi feromagnetici cu proprietati mag­netice foarte bune. Magnetii din acesti compusi se pot realiza prin turnare, presare la rece sau sunterizare.

Energiile magnetice obtinute cu magnetii realizati din compusi cu pamanturi rare sunt cele mai mari de acest fel cunoscute pana in prezent.

Stiati ca...

•  Atunci cand au fost descoperite, in secolul al XIX-lea, in Suedia, pamanturile rare au fost considerate unele dintre cele mai speciale elemente de pe Terra.
•  Pamanturile rare sunt relativ abundente in subsolul Terrei. Totusi, costurile extrem de ridicate de extragere si prelucrare, plus dezastrul ecologic produs de exploatari conduc la ideea ca numai regiunile cu depozite bogate - foarte rare - merita exploatate.
•  Metalele denumite pamanturi rare sunt, prin natura lor, maleabile. Au, de asemenea, o conductivitate electrica ridicata.
•      Uzinele Toyota au nevoie de 10.000 de tone de pamanturi rare pe an pentru a confectiona bateriile modelelor sale hibride Prius si ar trebui sa se aprovizioneze de pe piata neagra pentru a respecta deciziile luate la Beijing. Deja productia de baterii pentru automobile isi schimba prioritatile: General Motors a luat decizia de a-si transfera directia de operatii internationale de la Detroit la Shanghai, iar Chevrolet isi fabrica bateriile necesare pentru automobilele sale in China, respectand in felul acesta reglementarea chineza de interzicere a exportului pamanturilor rare.
•  Pamanturile rare sunt extrase din zacaminte obisnuite printr-un proces care implica dizolvarea elementelor continute in minereul compozit, in diferite lichide - de obicei apa si un solvent acid.
• Un tip de pamant rar, terbiul, se comporta ca un amplificator natural; prin urmare, este folosit in cablurile de fibra optica pentru amplificarea semnalului. Terbiul genereaza o schimbare intr-un circuit electric, atunci cand metalul este compresat; de aceea este amplasat in dispozitivele de monitorizare seismica, pentru detectarea miscarii placilor tectonice.
•  Pamanturile rare sunt combinate in aliaje pentru a crea magneti puternici, folositi in turbinele eoliene. Magnetii sunt o parte cruciala a generatoarelor care transforma miscarea fireasca a elicelor in electricitate.
• Alt pamant rar, disprosiul, este intrebuintat pentru fabricarea motoarelor electrice avansate si a sistemelor de baterii ale vehiculelor hibride, deoarece magnetii ce contin acest element pot fi mult mai usori si, prin urmare, mai eficienti din punct de vedere energetic.
• Disprosiul are tendinta de a absorbi neutroni - micile particule din atomi produse in reactiile nucleare. De aceea, componente metalice care contin disprosiu sunt folosite in reactoarele nucleare pentru a controla rata de disponibilitate a neutronilor. Proprietatile magnetice ale aliajelor cu disprosiu le fac folositoare si pentru fabricarea CD playerelor.