До новых магнитов человечество еще не дожило

Ученые ищут пути, как перебить Китаю монопольное положение на рынке экспорта редкоземельных металлов

Эмбарго на экспорт редкоземельных металлов, которое Китай несколько месяцев назад по политическим мотивам установил в отношении Японии, поставило производителей высокотехнологичной продукции перед непростым выбором — либо срочно искать новые источники этого сырья, либо вообще обходиться без него
Зависимость производителей компьютерной техники, бытовой электроники и энерготехнического оборудования от редкоземельных металлов (химических элементов, имеющих в периодической системе Менделеева номера от 57 до 71) сегодня колоссальна. До конца 2010 года потребление этого сырья в мировом масштабе составит 125 тыс. т, а до 2015-го достигнет уже 225 тыс. Причем в этом прогнозе не учитываются потребности в данных металлах набирающего обороты производства турбин ветровых электростанций. Их важнейшей деталью являются постоянные магниты, которые изготавливают из редкоземельного неодима. Еще один такой металл, тербий, в свою очередь, используется для производства так называемого зеленого фосфора — он, в частности, находит применение в плоских экранах телевизоров и мониторов, лазерной технике и экономичных лампочках.
Несмотря на название, редкоземельные металлы встречаются в земной коре чаще, чем золото и платина. Но производство их связано с огромными сложностями. Во-первых, в минералах и горных породах они встречаются не по отдельности, а вперемешку. Поскольку химические свойства этих металлов практически сходны, разделение их — сложный и затратный процесс. Во-вторых, многие месторождения редкоземельных металлов содержат еще и радиоактивные уран или торий. Из-за этого добыча таких металлов является опасной, а в производственном цикле появляются дополнительные процессы.
На сегодняшний день на долю китайских производителей приходится более 90% мировых поставок редкоземельных металлов. Фактический статус монополиста в этой отрасли Китай приобрел за счет наличия богатых месторождений данных металлов, не очень строгих требований к экологичности при их производстве и дешевой рабочей силы. Эти факторы сдерживают наращивание выпуска драгоценного сырья, например, в США, которые до начала 1980-х являлись мировым лидером в этой отрасли.
В связи с этим специалисты занялись поиском альтернативных способов получения редкоземельных металлов. Как вариант рассматривается утилизация вышедшей из строя компьютерной и бытовой техники. Из пущенного в переплавку подобного электронного хлама сегодня повторно добывают золото, серебро и медь. 20% мирового спроса на платину удовлетворяется путем утилизации электроприборов. Можно ли подобным образом добывать и другие металлы — вопрос не столько технический, сколько экономический. Так, например, при нынешних технологиях из электрохлама добывают 25–30% содержащегося в нем палладия. Чтобы довести этот показатель до 40–50%, необходимо наладить дополнительные и более дорогостоящие производственные процессы. Дешевых и эффективных способов выловить каждый миллиграмм ценного металла в утиле пока не придумали. Да и самого вторсырья для этих целей может не хватить. Так, из 20 тыс. старых компьютеров (их средний вес составляет 100 т) в принципе можно извлечь 40 кг неодима. Однако, как посчитали немецкие специалисты, из 1,8 млн. т новой электронной техники, которая ежегодно продается в стране, в утиль поступает лишь около 38%. Остальное потребители либо оставляют пылиться в сараях, либо просто выбрасывают с разным мусором.
Не менее сложен и второй путь — обойтись в производстве электроники без редкоземельных металлов. Один из успешных примеров в этом отношении продемонстрировала компания Tesla Motors. В двигателе ее электромобиля Roadster вместо постоянного магнита используется электрический. Этим же путем пошли и другие представители автопрома. Гибридный двигатель, в котором не используются редкоземельные металлы, анонсировала компания Hitachi. Индукционный двигатель установлен также и в электромобиле BMW Mini E. Но и тут есть своя закавыка — электромагнит более тяжелый и громоздкий, чем постоянный. Поэтому, например, Toyota в автомобилях с гибридными двигателями использует только компактные магниты.
Не очень оптимистичные результаты дали попытки обойтись без редкоземельных металлов в производстве самих постоянных магнитов. Так, ученые из университета Небраски экспериментируют в этом плане с ферро-кобальтовыми сплавами. Однако магниты на их основе оказались вдвое слабее тех, в состав которых входит неодим.