Kriittisiä materiaaleja seuraavat ovat jo vuosia tunnistaneet tämän pienen, mutta monin tavoin kriittisen aineryhmän: harvinaiset maametallit. Kiinan ja Yhdysvaltojen kiristyneiden kauppasuhteiden myötä harvinaisten maametallien kohtalolla on spekuloitu paljon Kiinan dominoidessa niiden globaalia tuotantoa. Myös Euroopassa harvinaiset maametallit ovat nousseet tänä syksynä keskusteluun, kun hiljattain perustettu European Raw Materials Alliance (ERMA) valitsi harvinaiset maametallit ensimmäiseksi projektikseen. Seuraavassa markkinatutkimuslaitos Adamas Intelligencen analyysiä harvinaisten maametallien sielunelämästä: mitä ne ovat, kuka niitä tuottaa ja miksi ne ovat niin kriittisiä länsimaille.
Adamas Intelligencen raportti johdattelee lukijansa harvinaisten maametallien maailmaan. Kuten yleensä on tapana, myös Adamas muistuttaa, että harvinaiset maametallit eivät oikeasti ole kovin harvinaisia, sillä niitä löytyy paljon luonnosta. Huonompi juttu sen sijaan on se, että harvinaiset maametallit ovat niin levällään luonnossa, että niiden louhiminen on harvoin taloudellisesti kannattavaa.
Pienet volyymit, suuri vaikutus
Verrattuna muihin luonnossa runsaasti esiintyviin metalleihin, kuten kupari, lyijy tai tina, harvinaisten maametallien globaali tuotanto on silmiinpistävän pientä. Tästäkin huolimatta harvinaista maametalleista on tullut useiden kriittisten teknologioiden kannalta kriittisiä raaka-aineita, olipa kyseessä sitten uudet energiamuodot tai modernin yhteiskunnan tarvitsema elektroniikka, listaa Adamas Intelligence raportissaan.
Harvinaisia maametallien määrä on yleensä pieni, mutta ne ovat välttämättömiä useille teknologioille, materiaaleille ja kemikaaleille erilaisissa sovelluksissa ympäri maailmaa. Viimeisten parin vuosikymmenen aikana harvinaiset maametallit ovat uineet syvälle modernin teknologian ja teollisuuden ytimeen. Samaan aikaan on huomattu, että niiden korvaaminen toisilla aineilla on erittäin vaikeaa.
Harvinaiset maametallit jaksollisessa järjestelmässä
Harvinaiset maametallit (Rare Earth Elements, REE; Rare Earth Metals, REM) on ryhmä, joka koostuu 17 samankaltaisesta, metallisesta alkuaineesta. Jaksollisessa järjestelmässä harvinaiset maametallit muodostuvat lantaanien ryhmästä täydennettynä yttriumilla ja skandiumilla (ks. kuva 1 alla). Yttrium luokitellaan harvinaiseksi maametalliksi, koska sillä on mm. samankaltaisia kemiallisia ominaisuuksia kuin lantaaneilla. Skandium puolestaa esiintyy usein samoissa mineraaleissa kuin harvinaiset maametallit.
Kuva 1. Harvinaiset maametallit jaksollisessa järjestelmässä. (Kuva: Adamas Intelligence)
Harvinaiset maametallit jaetaan keinotekoisesti kevyisiin harvinaisiin maametalleihin (light rare earth elements, LREE tai light rare earth oxides, LREO) ja raskaisiin harvinaisiin maametalleihin (heavy rare earth elements, HREE tai heavy rare earth oxides, HREO) elektronirakenteensa perusteella.
Harvinaiset maametallit eivät itse asiassa ole kovin harvinaisia
Nimestään huolimatta harvinaiset maametallit eivät ole kovinkaan harvinaisia luonnossa, muistuttaa Adamas Intelligence artikkelissaan. Huonompi uutinen on se, että harvinaisia maametalleja löytyy harvoin niin suurina pitoisuuksina, että niiden louhinta ja jalostus olisi taloudellisesti kannattavaa.
Itse asiassa esimerkiksi ceriumia on maankuoressa enemmän kuin kuparia. Vastaavasti neodyymiä, lantaania ja yttriumia on enemmän kuin lyijyä; ja samariumia ja gadoliumia enemmän kun tinaa, listaa Adamas Intelligence. Kuva 2 havainnollistaa harvinaisten maametallien yleisyyttä maankuoressa suhteessa valtametalleihin.
Tästäkin huolimatta kaikkia 17 harvinaisten maametallien oksideja (”TREO”) tuotettiin vuonna 2018 yhteensä vain 184 000 tonnia. Samaan aikaan kuparia tuotettiin 21 miljoonaa tonnia, lyijyä 4,4 miljoonaa tonnia ja tinaa 310 000 tonnia.
Kuva 2. Harvinaisten maametallien globaali tuotantovolyymi on hämmästyttävän pieni suhteessa niiden yleisyyteen maankuoressa. (Kuva: Adamas Intelligence)
Harvinaisten maametallien globaali tuotanto
Adamas Intelligencen arvion mukaan globaali TREO-kaivostuotanto oli vuonna 2018 suuruudeltaan 184 000 tonnia, jossa oli kasvua edellisvuodesta peräti 21 prosenttia – kiitos tuotantomäärien merkittävän kasvun Kiinassa, Myanmarissa ja Yhdysvalloissa.
Kuva 3. Harvinaisten maametallien globaali tuotanto vuonna 2018.(Kuva: Adamas Intelligence)
Vaikka Kiinalla on vain 38 prosenttia maailman harvinaisten maametallien varannoista, Adamas Intelligence arvioi Kiinan vastaavan 68 prosentista maailman TREO-tuotannosta vuonna 2018. Vastaavasti Myanmarin osuus oli 11 %, Australian 10 % ja Yhdysvaltojen 9 %.
Harvinaisten maametallien käyttökohteita
Vaikka harvinaisia maametalleja käytetään sadoissa eri käyttökohteissa ja applikaatioissa, voidaan ne jakaa kahdeksaan pääkategoriaan: 1) akkumateriaalit, 2) katalyytit, 3) keramiikka, pigmentti, pinnoitteet, 4) lasin kiillotusjauheet ja lisäaineet, 5) metallurgia ja yhdisteet, 6) kestomagneetit, 7) fosforit ja 8) muut käyttökohteet. Kuvassa 4 tarkempi kuvaus käyttökohteista.
Kuva 4. Harvinaisten maametallien käyttökohteita.(Kuva: Adamas Intelligence)
Arvo syntyy kestomagneeteissa
Kestomagneetit ja katalyytit vastasivat volyymiltaan yli 60 prosentista globaalista TREO-kulutuksesta vuonna 2018. Jos katsotaan lopputuotteiden arvoa, niin kestomagneetit vastasivat yksinään yli 90 prosentista harvinaisten maametallien kulutuksen arvosta vuonna 2018. Tämän osuuden on ennustettu nousevat tulevina vuosina, kun neodyymin, praseodyymin, dysprosiumin ja terbiumin kysyntä – ja hinta – tulee nousemaan voimakkaasti lähivuosina, ennusti Adamas Intelligence raportissaan vuonna 2019.
Kuva 5. Kestomagneetit ja katalyytit ovat harvinaisten maametallien kysynnän vetureita. (Kuva: Adamas Intelligence)
Myös syksyllä 2020 perustettu European Raw Materials Alliance (ERMA) on nostanut kestomagneetit ensimmäisten hankkeidensa kärkeen yhdessä harvinaisten maametallien kanssa.
(Julkaistu 1.12.2020, päivitetty 2.12.2020)
Lähteet:
- Rare Earth Elements: Small Market, Big Necessity (Free Report). Adamas Intelligence, June 2019.
Lisää aiheesta:
Adamas Intelligencen maksuton raportti vuodelta 2019