Harvinaiset maametallit – Kriittisetmateriaalit.fi

Yleistä harvinaisista maametalleista

Harvinaiset maametallit (Rare Earth Elements, REE; Rare Earth Metals, REM) on ryhmä, joka koostuu 17 samankaltaisesta, metallisesta alkuaineesta. Metalleina ryhmän jäsenet ovat kiiltäviä, pehmeitä, taipuisia ja reaktiivisia. Ryhmän metalleilla on runsaasti erityisominaisuuksia, kuten magneettisuus, valon heijastavuus ja kestävyys.

Harvinaiset maametallit voidaan jakaa kevyisiin (Light Rare Earth Elements, LREE) ja raskaisiin (Heavy Rare Elements, HREE). Kevyisiin kuuluvat lantaani (käyttö mm. erikoisoptiikassa, NiMH-akuissa), cerium (autojen katalysaattorit), praseodyymi (magneetit), neodyymi (voimakkaat kestomagneetit), prometium (sydämentahdistimet), samarium (syöpähoidot), europium (LCD-näytöt, LED-valot) ja gadolinium (MRI- ja röntgenlaitteet, LED-valot).

Vaikka EU:n kriittisten materiaalien listalla on vain 27 ainetta, niistä muodostuvia yhdisteitä on satoja. Harvinaiset materiaalit ovat yhdistelmä alkuaineryhmiä, seosryhmiä ja seoksia. Jotkin kriittisten materiaalien listan nimistä eivät viittaa yksittäiseen materiaaliin, vaan ne viittaavat suureen määrään seosryhmiä ja seoksia. Esimerkiksi kevyet harvinaiset maametallit mainitaan EU:n listalla yhtenä materiaalina, vaikka ne muodostuvat kahdeksasta eri alkuaineesta. Kukin näistä alkuaineista voidaan jakaa edelleen eri seosryhmiin, ja nämä edelleen vieläkin suurempaan joukkoon yksittäisiä seoksia, kuten taulukko 1 alla havainnollistaa. (Blaszkowski, S.R., 2018, Critical Raw Materials Disclosure: A Standardization Perspective)

Kuva 1. Kevyet harvinaiset maametallit muodostuu kahdeksasta alkuaineesta. (Blaszkowski, 2018)

Käyttökohteet ja kysyntä

Harvinaiset maametallit ovat tärkeä raaka-aine monille korkean teknologian aloille, kuten uusiutuva energia ja puolustusjärjestelmät. Esimerkiksi F-35-hävittäjässä on 417 kg harvinaisia maametalleja, mikä vastaa kolmea prosenttia koneen koko massasta (SCMP 14.12.2021).

Lantaani-pohjaisten nikkeli-metalli-hydridi (NiMH) -akkujen ja neodyymi-rauta-boori (NdFeB) -kestomagneettien kysyntä on kasvanut kaksinumeroisin prosentein viime vuodet. Kasvun taustalla on uudet energiamuodot, erityisesti sähkö-, lataushybridi- ja hybridiautojen kysynnän kasvu. Markkinatutkimuslaitos Roskill arvioi harvinaisten maametallien globaalin kysynnän ylittävän 130 kt vuonna 2018 (Renewables Now, Dec 10, 2018).

Kuva 2. Harvinaisten maametallien käyttökohteita (lähde: REIA)

Kuva 3. Kestomagneetit ovat tärkein harvinaisten maametallien käyttökohde. (Lähde: CEPS 2022)

Kuva 4. Harvinaisia maametalleja käytetään älypuhelinten valmistuksessa. (Kuva: Visual Capitalist, 24 Aug 2021)

Seuraavien viiden vuoden aikana NdFeB-pohjaisten kestomagneettien kysyntä tulee seuraamaan sähkö- ja hybridiautojen markkinoiden kovaa kasvuvauhtia. Ladattavista autoista tulee tärkein yksittäinen tekijä, joka määrittelee tehokkaiden NdFeB-kestomagneettien materiaalien kysynnän. (Lähde: Brendan Jephcott, kesäkuu 2021)

Kuva 5. Kiinan harvinaisiin maametalleihin pohjautuvien kestomagneettien vienti vuonna 2021. (Lähde: REIA, huhtikuu 2022)

Kuva 6. Euroopan komission foresight-raportin mukaan harvinaisten maametallien saatavuusriski (supply risk) on erittäin korkea. (Lähde: European komission, 2020)

Esiintymät ja tuotanto

Maailman harvinaisten maametallien varannot ovat kokonaisuudessaan arviolta 115.820.000 tonnia (lähde: USGS / VisualCapitalist), josta noin kolmannes (44.000.000 tn) sijaitsee Kiinan alueella. Harvinaisten maametallien kaivostuotannon osalta Kiina dominoi maailman markkinoita.

Kuva 7. Maailman harvinaisten maametallien varannot. (lähde: USGS / VisualCapitalist 2021)

Kuva 8. Maailman harvinaisten maametallien varannot ja kaivostuotanto taulukkomuodossa. (lähde: USGS / VisualCapitalist 2021)

Kuva 9. Harvinaisten maametallien kaivokset, varannot ja esiintymät. (Lähde: Deady, E. (2021). Global rare earth element (REE) mines, deposits and occurrences (May 2021). British Geological Survey)

U.S.Geological Surveyn (USGS) ennakkotietojen mukaan harvinaisten maametallien tuotannon arvioidaan olleen noin 300.000 tonnia harvinaisten maametallien oksideja (rare-earth-oxide REO equivalent), jossa kasvua 3,4 % vuoden 2021 tuotantoon verrattuna, joka oli 290.000 tonnia. (Lähde: Kitco.com, 3 Feb 2023)

Kuva 10. Harvinaisten maametallien kaivostuotanto vuonna 2022 – ennakkotieto. (Lähde: USGS / Kitco.com, Feb 2023)

Kiinan harvinaisten maametallien markkinat

Kiinan valta-asema harvinaisten maametallien tuottajana ei ole sattumaa, vaan taustalla on vuosikymmenten aikana tehty tutkimustyö ja toimialan syntyä tukenut teollisuuspolitiikka, kertoo Visual Capitalist. Tämän seurauksena Kiinan on saavuttanut ylivoimaisen aseman markkinoilla: maa pystyy kontrolloimaan harvinaisten maametallien globaalia tuotantoa ja saatavuutta.

Kiina tiukka ote harvinaisten maametallien markkinoista on saanut muut maat panostamaan harvinaisten maametallien omaan kaivostuotantoon ja jalostukseen. Tämän seurauksena Kiinan osuus globaalista tuotannosta on pudonnut vuoden 2010 huipputasolta (92 %) alle 58 prosenttiin vuonna 2020, kertoo Visual Capitalist. Kiinan valta-asema on kuitenkin säilynyt harvinaisten maametallien erottelussa ja jalostuksessa, joiden osalta Kiinan markkinaosuus oli vuonna 2020 noin 85 prosenttia koko maailman tuotannosta.

Kiinan valtio kontrolloi harvinaisten maametallien tuotantoa maassa. Valtio jakaa tuotantokiintiöt kuuden valtion omistaman yhtiön kesken. Joulukuussa 2021 Kiinassa syntyi yritysryhmä China Rare Earth Group, jossa ovat omistajina mm. China Aluminum Corporation, China Minmetals Corporation ja Ganzhou Rare Earth Group.

Kuva 11. Kiina dominoi harvinaisten maametallien kaivostuotantoa. (Lähde: USGS / CEPS 2022)

Kuva 12. Kiinalaisten harvinaisten maametallien tuottajien markkinaosuudet. (Lähde: The Rare Earth Observer, Jan 2022)

Kuva 13. Mihin maihin Kiina vie eri harvinaisia maametalleja? (Lähde: Visual Capitalist, Jan 2022)

Kuva 14. Neodyymin jalostuksen prosessikaavio. (Lähde: IRENA, 2022)

Harvinaisten maametallien hintakehitys

Harvinaisten maametallien hinnat ovat olleet nousussa viime vuodet.

Kuva 15. Harvinaisten maametallien hinnat ja hintakehitys Kiinassa. (Lähde: The Rare Earth Observer, Jan 2022)

Kuva 16. Neodyymin hinta on noussut voimakkaasti vuoden 2022 aikana. (Lähde: IdTechEx, Nov 2022)

Kuva 17. Energiamurroksessa käytettävien harvinaisten maametallien markkinat kasvavat vahvasti vuoteen 2035 mennessä. (Lähde: Adamas Intelligence, Feb 2023)

Harvinaisten maametallien kierrätys

Tutkimuslaitos CEPS julkaisi joulukuussa 2022 raportin harvinaisiin maametalleihin pohjautuvien kestomagneettien kierrätyksestä. Tällaiset magneetit ovat kriittinen komponentti monissa puhtaan energian teknologioissa, kuten tuulivoimaloiden turbiineisssa ja sähköautoissa.

Raportin mukaan kierrätys voisi auttaa Eurooppaa vähentämään riippuvuuttaan kiinalaisista kestomagneeteista. Nykyisin kestomagneettien kierrätys on vielä pientä Euroopassa johtuen sääntelystä, taloudellisista tekijöistä, toimitusketjusta ja teknologisista rajoitteista.

Raportti ehdottaa seuraavanlaisia toimia kestomagneettien kierrätyksen edistämiseksi:

vaatimusten määrittely tuotteiden merkinnöille
kierrätystavoitteiden määrittely
taloudellisen tuen antaminen kierrätyksen käynnistämiselle
ekosuunnitteluvaatimusten käyttöönotto.

***

(Päivitetty 30.4.2023)

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2023:

Solvay joins the Rare Earth Industry Association (REIA). Press release, Solvay, 26 April 2023.
Suomen Malmijalostus Rare Earth Industry Associationin jäseneksi. Suomen Malmijalostus Oy 13.4.2023.
Phoenix Tailings begin production at US’ first rare earth refinery. Innovation News Network, 31 March 2023.
Increasing global production of rare earths. Innovation News Network, 10 Feb 2023.
China’s Rare Earth Elements: The Focus of the World’s Attention. Skillings Mining Review, 9 Feb 2023.
Multiple Industry Research Institutes Are Bullish over Rare Earth Prices. SMM, 8 Feb 2023.
Global rare earths production up 3.4% in 2022 as output in China jumps 25%. Kitco.com, 3 Feb 2023.
The Skyrocketing Value of Rare Earths Powering the Energy Transition. Adamas Intelligence, 3 Feb 2023.
China Likely to Enhance Export Restrictions on Rare Earth Products and Technologies. New Metal, 1 Feb 2023.
How a Soviet Nuclear Site Could Be key to Europe’s EV Market. Bloomberg, 1 Feb 2023.
Recycling rare earth elements is hard. Science is trying to make it easier. ScienceNews, 20 Jan 2023. https://www.sciencenews.org/article/recycling-rare-earth-elements-hard-new-methods
Sweden’s rare earth discovery won’t end EU’s China reliance – yet. POLITICO, 16 Jan 2023.
How SRC is using metal smelting for rare earths. Saskatchewan Research Council, 16 Jan 2023. https://www.src.sk.ca/blog/how-src-using-metal-smelting-rare-earths
Ruotsissa tehtiin jättimäinen maametallilöytö, Suomessa on siihen verrattuna ”megaluokan hanke”. HS 15.1.2023.
Europe’s largest deposit of rare earth metals is located in the Kiruna area. LKAB, 12 Jan 2023.

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2022:

Developing a supply chain for recycled rare earth permanent magnets in the EU. CEPS, 16 Dec 2022.
The Future Value of Disruptive Materials. Visual Capitalist, 14 Dec 2022.
REIA’s Input for the EU Raw Materials Act. REIA, 25 Nov 2022.
LKAB blir huvudägare i REEtec AS, bygger en stark nordisk industri för sällsyntä jordartsmetaller. LKAB 8.11.2022.
Pulveret fra Norge kan gjøre ventelistene på elbil kortere. NRK 8.11.2022.
Visualizing China’s Dominance in Rare Earth Metals. Visual Capitalist, 13 Jan 2021.
Autojen katalysaattorivarkaudet rajussa kasvussa – Poliisi varoittaa: Nämä automallit varkaiden erityisessä suosiossa. Apu 5.9.2022.
We need rare earth elements for a greener future, but there’s a catch. CBC, 29 Aug 2022.
Turkista löytyi maailman toiseksi suurin harvinaisten maametallien esiintymä – 700 miljoonan tonnin varannot päihittää vain Kiina. Tekniikkatalous 7.7.2022.
Turkey Discovers 694 millio mt of Rare Earth Element Reserves, with Infrastructure Construction Starting This Year. SMM News, 5 July 2022.
Rising demand benefits the only integrated producer of bonded rare earth magnets outside of China. InvestorIntel, 4 May 2022.
Establishing EU-Domestic Rare Earth Supply Chains for Energy Saving Applications by Inclusion in Innovation Fund. REIA’s Position Paper in Support of ETS Directive Update’s Proposed AM-353 and AM1189. REIA, April 2022.
Rare earths: vital elements of the energy transition. Wood Mackenzie, 22 March 2022.
Rare earth prices set to keep on the boil after sharp rally. Reuters, 7 Feb 2022.

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2021:

China consolidates 3 rare earth miners into ’aircraft carrier’. Nikkei Asia, 24 Dec 2021.
Minmetals confirms China rare earths merger, creating new giant. Reuters, 22 Dec 2021.
2 Chinese rare-earth giants join forces as Beijing calls shots. Nikkei Asia, 22 Dec 2021. (tilaajille)
China’s Inner Mongolia region aims to earn five times more from rare earths by 2025. South China Morning Post, 14 Dec 2021.
Annoucement from General Motors and VACUUMSCHMELZE. Vacuumschmelze, 9 Dec 2021.
Rare Earth Elements: Where in the World Are They? Visual Capitalist, 22 Nov 2021.
Neo plans to develop European hub for rare earth magnets in Estonia. Reuters, 17 Nov 2021.
Defense Metals Provides Wicheeda Rare Earth Element Project Economic Scenario Analysis Update. Defense Metals, 29 September 2021.
Tech industry braces for skyrocketing rare earth prices. Nikkei Asia, 14 September 2021. (tilaajille)
Rare Earths: Norra Karra PEA boosts future rare earths supply pipeline. Roskill, 25 August 2021.
Visualizing the Critical Metals in a Smarthphone. Visual Capitalist, 24 Aug 2021.
Deady, E. (2021). Global rare earth element (REE) mines, deposits and occurrences (May 2021). British Geological Survey. https://www2.bgs.ac.uk/mineralsuk/download/global_critical_metal_deposit_maps/G2122_022_V6RGB.pdf
Roskill: Myanmar crisis set to disrupt rare earth supply availability. Green Car Gongress, 2 April 2021.
Securing Technology-Critical Metals for Britain. University of Birmingham, 2021.
Rare earths: North American rare earth supply chain boosted by immanent production at Nechalacho operation, Canada. Roskill, 30 March 2021.
Rare earths: Myanmar crisis set to disrupt rare earth supply availability. Roskill, 29 March 2021.
Hong Kong Media: Political turmoil in Myanmar affects the rare earth market. Sina.com, 25 March 2021.
Rare earths: Roskill visits Ganzhou – A key RE production base in China. Roskill, 25 March 2021.
China not planning on reducing rare earth exports. Recycling International, 4 March 2021.
China says domestic competition hurting rare earth prices. Reuters, 1 March 2021.
Myanmar crisis poses risk to global rare earth supply chain. Asia Times Financial, 2 Feb 2021.
Rare earths: Myanmar coup d’état creates more uncertainty for heavy rare earth supply. Roskill, 2 Feb 2021.
Rare earths: China’s new rare earth regulations strive for better industry management. Roskill, 18 Jan 2021.

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2020:

Industry needs a rare earths supply chain outside China. The Financial Times, 28 July 2020.
China April rare earth exports fall as coronavirus threatens global demand. Reuters, 7 May 2020.
China Jan-Feb rare earth magnet exports fall 4.2% as virus curbs shipments. Reuters, 25 March 2020.
China hikes H1 rare earth output quota as industry grapples with virus. Financial Post, 19 Feb 2020.
Rare Earths: China begins to restart rare earth capacity after coronavirus suspensions. Roskill, 19 Feb 2020.
Japan to pour investments into non-China rare-earth projects. Nikkei Asian Review, 15 Feb 2020.
China Boosts Production of Rare Earth Permanent Magnet Materials in 2019. Adamas Intelligence, 18 Feb 2020.
Rare Earths: Taking flight. Roskill, 10 January 2020.
Indium: Massive Fanya stockpile fails to sell. Roskill, 10 Jan 2020.

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2019:

Exclusive: Pentagon to stockpile rare earth magnets for missiles, fighter jets. Reuters, December 20, 2019.
Pentagon to stockpile rare earth magnets for missiles, fighter jets. Mining.com, December 20, 2019.
China court to sell off rest of Fanya indium inventory. Nasdaq, Dec 15, 2019.
Rare Earths: Metal Events conference focusses on the magnet supply chain. Roskill, 18 November 2019.
Australia to offer cheap loans to boost production of rare earths. Financial Times, 14 Nov 2019.
Rare Earths: Permanent magnet motors for electric ships in China. Roskill, 11 Nov 2019.
China raises annual rare earth output quotas to record high. Financial Post, 8 Nov 2019.
Rare Earths: More permanent magnets used to improve electric motors. Roskill, August 19, 2019.
Electronic waste is mined for rare earth elements. Phys-Org, August 14, 2019.
Rare earths: China continues to remind USA of rare earth dominance amidst trade tensions. Roskill, 9th August, 2019.
Multi-million rare earths recycling centre coming to Birmingham. Recycling International, August 8, 2019.
Australia’s Northern Minerals cancels rare earths deal with China firm, cites contract breach. Reuters, August 6, 2019.
Australian rare earths miner Lynas looks set for green light in Malaysia after months of doubt. South China Morning Post, 1 Aug, 2019.
China’s Supply of Minerals for iPhones and Missiles Could Be a Risky Trade Weapon. The New York Times, 23.5.2019.
Fears grow that China could weaponize rare earth minerals in U.S. tech war. Japan Times, 23.5.2019.
Explainer: China’s rare earth supplies could be vital bargaining chip in the U.S. trade war. Reuters, 23.5.2019.
Kiinan vastaisku kauppasodassa voi olla lamauttava: ”Pelkkä uhka korostaa maailmantalouden luonteeseen liittyvää haavoittuvuutta”. Kauppalehti, 23.5.2019.
Kiinan vastaisku kauppasodassa voi olla julma: Hallitsee suurinta osaa näistä raaka-aineista, joita ilman Yhdysvaltain teknologiateollisuus alkaa kompuroida välittömästi: ”Se vaikuttaisi kaikkeen”. Tekniikka&Talous, 23.5.2019.
US need for rare earths an ace in Beijing’s hand. Global Times, 16.5.2019.
China solidifies dominance in rare earth processing. National Defense. 21 March 2019.

Harvinaisiin maametalleihin liittyviä uutisia 2018:

Fundamental shifts for rare earths following an electrified automotive industry. Renewables Now, Dec 10, 2018. https://renewablesnow.com/news/fundamental-shifts-for-rare-earths-following-an-electrified-automotive-industry-636128/
How Rare Earths (What?) Could Be Crucial in a U.S. – China Trade War. New York Times, July 2018.

Lisätietoa harvinaisista maametalleista

Securing Technology-Critical Metals for Britain. University of Birmingham, 2021.
REE Report – The Rare Earths Market Driven by e-Mobility. REIA, September 20, 2019.
New report on rare earth elements ”REEs” in Sweden. SGU – Geological Survey of Sweden, 17.6.2019.
Effect of Chinese policies on rare earth supply chain resilience. Mancherie et al. 2018. Resources, Conservation & Recycling. Elsevier.
Basics of REE. Environmentally Friendly and Efficient Methods for Extraction of Rare Earth Elements (REE) from Secondary Sources – ENVIREE. Chalmers, Sweden.
Rare Earth Elements – Statistics and Information. USGS.
Kriittiset materiaalit ja huoltovarmuus -selvitys. Huoltovarmuuskeskus, 2017.
China’s Rare Earth Elements Industry: What Can the West Learn? (Hurst, 2010)
The global rare earth industry association (REIA)