Peking on laatinut suunnitelmat, joilla yksi tämän vuosisadan keskeisistä teollisuudenaloista kasvaa ja tulee ympäristöystävällisemmmäksi. Seuraavassa erinomainen yhteenveto harvinaisten maametallien tuotannosta Kiinassa. Kyseessä on erittäin vaativa teollisuudenala, johon Kiina on panostanut määrätietoisesti jo pitkään. Kuten Kiinan uudessa harvinaisten maametallien sääntelyehdotuksessa todetaan, maa on lisäämässä merkittävästi harvinaisten maametallien eri raaka-aineiden tuontia maailmalta. Kiinan kotimaisen tuotannon jäljiltä laajat maa-alueet ovat pilaantuneet prosessien päästöjen takia. Tässä pelissä Euroopan kannattaisi panostaa harvinaisten maametallien kierrätykseen, primäärituotannossa voi Kiinan kanssa olla aika vaikea kilpailla.

Kiinan 14. viisivuotiskauden alkajaisiksi maan teollisuus- ja informaatioministeriö julkaisi luonnoksen harvinaisten maametallien uudeksi sääntelyksi (”Rare Earth Management Regulations”) kommentteja varten, uutisoi Asia Times Financial artikkelissaan. Kerroimme asiasta tällä sivustolla pari viikkoa sitten Roskillin artikkelin pohjalta.

Uutistoimisto Xinhuan mukaan sääntelyehdotus viestii pyrkimyksistä kohti tiukemmin säänneltyä ja korkealaatuista harvinaisten maametallien teollisuutta. Ehdotuksen tavoitteena on hallita koko arvoketjua kaivostoiminnasta vientiin asti. Se korostaa myös laittomasti tuotettujen tuotteiden myynnin kieltämistä, tavoitteena suojata ympäristöä ja ihmisiä.

Jalostusastetta nostettava

Siitä saakka kun Kiinan presidentti Xi Jinping vieraili Kiinaan kuuluvassa Sisä-Mongoliassa vuonna 2014 ja korosti Baotoun alueen merkitystä, kun maa haluaa päästä eroon ”tomun kaivamisesta ja tomun myymisestä”, on Kiinan harvinaisten maametallien teollisuus varautunut siirtymään raaka-aineista jalostetumpiin tuotteisiin.

Bastnäsiitti on tärkeä harvinaisten maametallien lähde Kiinassa. Se on kevyiden harvinaisten maametallien tärkein lähde. Neodyymi ja praseodyymi ovat arvokkaimmat kevyet harvinaiset maametallit. Niitä käytetään sähköautoissa, lentokoneissa, tuulivoimaloissa ja katalysaattoreissa käytettävissä kestomagneeteissa.

Bastnäsiittia Sisä-Mongoliasta

Maailman suurin bastnäsiittikaivos on Bayan Obo, joka sijaitsee Sisä-Mongoliassa.  Sitä pyörittää China Northern Rare Earth Group (CNREG), joka on yksi Kiinan kuudesta isosta harvinaisten maametallien tuottajasta.

Harvinaisten maametallien erottelu bastnäsiitista on perinteisesti vaatinut suuret määrät väkevöitettyä rikkihappoa. Suurimmat ympäristöongelmat prosessissa ovat fluorisaasteet, voimakkaasti radioaktiivista toriumia sisältävät rikastushiekat ja happamat valumavedet, listaa Asia Times Financial artikkelissaan.

Tammikuussa 2021 CNREG-yhtiön toimitusjohtaja Zhao painotti, että ainoa keino täyttää tulevien ympäristöstandardien vaatimukset on päivittää tuotantoteknologiaa asettamalla T&K-toiminta ykkösprioriteetiksi. Toimitusjohtajan mukaan yhtiön on keskityttävä ratkaisemaan ympäristöhaasteita, kuten rikin poistamiseen, haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (volatile organic compound, VOC) päästöjen käsittelyyn ja myrkyllisten päästöjen vähentämiseen.

Tutkimus ja osaaminen avainroolissa

Tutkimus- ja kehitystoimintaa pitäisi toimitusjohtaja Zhaon mukaan ohjata operatiiviset haasteet ja mahdolliset jalostusasteen nostamiseen liittyvät ratkaisut.  Uusien osaajien houkuttelu, tutkimusrahoituksen kasvattaminen ja yhteistyön kehittäminen tutkimuslaitosten kanssa ovat avain T&K:n tulosten kaupallistamiseen, linjaa Zhao Asia Times Financialin artikkelissa.

Pelkästään Baotoun alueella on yli 400 harvinaisten maametallien tutkijaa sekä maailmanluokan kansallinen laboratorio. Artikkelin mukaan tällainen tutkimuskapasiteetti on jo tuottanut Kiinalle joukon huippuosaajia, jotka hallitsevat harvinaisten maametallien talteenoton ja erottelun kaupallisessa mittakaavassa. Nämä huippuosaajat ovat keskeisessä roolissa, kun nyt käytössä olevia prosesseja kehitetään vihreämmiksi ja vastuullisemmiksi.

Harvinaisten maametallien vienti laskussa

Tammi-elokuussa 2020 harvinaisten maametallien vienti Kiinasta oli 24 377 tonnia, jossa oli laskua 25,7% vastaavaan aikaan edellisenä vuonna.

Kiinan kauppaministeriön edustajan mukaan syynä laskuun oli kysynnän lasku koronapandemian tekia.

Harvinaisia maametalleja savesta

Asia Times Financialin artikkelin mukaan toinen syy viennin laskuun oli harvinaisia maametalleja sisältävä saven kotimaisen tarjonnan pienentyminen. Vuoden 2020 alkupuolella harvinaisten maametallien kokonaistuotannon kiintiöitä rajoitettiin 66 000 tonniin, laskua 50 prosenttia.

Savesta tuotettavien harvinaisten maametallien osuus kokonaiskiintiöstä oli 15 prosenttia. Osuus on laskenut tasaiseen tahtiin: vuonna 2015 osuus oli 17% ja vuosituhannen alkuvuosina vielä 30 % luokkaa.

Savi on tärkein keskiraskaisen ja raskaiden harvinaisten maametallien lähde. REE-tuotannossa käytetään ioniadsorboitunutta savea, jota löytyy paljon Kiinasta. Saven REE-pitoisuudet ovat hyvin alhaisia, vain 0,1-0,3 %. Ioniadsorboitunut aines on syntynyt, kun rapautumisen yhteydessä harvinaiset maametallit ovat uuttuneet ja tarttuneet löysästi saveen. Savet ovat kuitenkin hyvin pehmeitä, joten niitä on helppo louhia tai voidaan käyttää in situ-liuotusmenetelmää. Saviesiintymät sisältävät yleensä joko muskoviittia sisältävää graniittia tai doveriittia [Ca(RE)(CO3)2F]. Doveriitti on erityisen tärkeä mineraali, sillä se sisältää arvokkaita raskaita harvinaisia maametalleja.(Lucas et al. 2014, Käyhkö 2016)

Ympäristö pilaantunut

Harvinaisten maametallien in-situ-liuotus savesta on halpa ja tehokas menetelmä. Vaikka menetelmä on ympäristöystävällisempi kuin 1980-luvulla käytetyt menetelmät, tuotantolaitosten lähialueiden pintavesistä on löytynyt ammoniakkipitoisuuksia, jotka ylittävät sallitut rajat 300-kertaisesti.

Jo 1980-luvulla hylättyjen tuotantoalueiden pintavedet sisältävät edelleen tänä päivänä 20-kertaisia ammoniakkipitoisuuksia, kertoo Asia Times Financial artikkelissaan.

Vuonna 2012 raportoitiin 302 hylättyä tuotantopaikkaa Ganzhouon alueella Jiangxin provinssissa. Ne käsittivät yli 1,9 miljoonaa tonnia rikastusjätettä ja lähes 10 000 hehtaaria saastunutta maata. Rikastusjätteen ja maa-alueiden puhdistamiseen on arvioitu kuluvan noin 70 vuotta, uutisoi Asia Times Financial artikkelissaan.

Jiangxin provinssin vuosikertomuksessa vuonna 2015 ympäristöasiantuntijat arvioivat, että pilaantuneiden alueiden kunnostamiseen tarvittaisiin 309 miljoonaa dollaria ja vielä 150 miljoonaa dollaria ekosysteemin elvyttämiseen.

Siirtymä puhtaampaan tuotantoon

Pohjois-Kiinan asukkaat eivät ole ainoita, jotka haluavat harvinaisten maametallien ottavan käyttöön puhtaammat tuotantomenetelmät. Myös paikallishallinto ja uusien kaivosten kehittäjät kuten China Minmetals haluavat päästä eroon vanhasta ”digging dirt and selling dirt” –kaivosteollisuudesta.

Vuodesta 2017 alkaen Ganzhou on kehittänyt menetelmiä, joissa mikrobit hajottavat jätevesien ammoniakkia. Seitsemän käsittelylaitoksen avulla vesien ammoniakkipitoisuuksia pystyttiin vähentämään yli 90 prosenttia, kertoo Asia Times Financial uutisessaan.

Vuonna 2020 testilaitokset saivat pintavedet täyttämään standardien vaatimukset. Viime vuoden lopulla käynnistettiin China Minmetalsin ja useiden tutkimuslaitosten yhteinen 7,5 miljoonan dollarin projekti, jossa kehitetään integroituja prosesseja ioniadsorboituneen saven käsittelyyn ja ekosysteemien elvyttämiseen.

Lisää tuontisavea

Ioniadsorboituneen saven tuonnin kasvattaminen on välttämätöntä, jos Kiina haluaa säilyttää nykyisen valta-asemansa keskiraskaiden ja raskaiden harvinaisten maametallien toimitusketjussa, arvioi Asia Times Financial artikkelissaan.

Kiina on nojannut vuodesta 2018 lähtien tuonnissa vahvasti ASEAN-maihin, erityisesti Myanmariin (jossa tämän aamun uutisten mukaan sotilashallinto on juuri ottanut vallan). Vuosina 2018 ja 2019 tuonti Myanmarista vastasi noin 45-60 % koko keskiraskaiden ja raskaiden maametallien kiintiöstä.

Kuva 1. Kiinan ja Myanmarin välinen raja on perinteisesti ollut levotonta seutua (lähde: The Economist)

Geopoliittisesti herkkää aluetta

Asia Times Financial muistuttaa, että monet alueen kaivokset sijaitsevat geopoliittisesti herkillä alueilla (kuten Myanmarin esimerkki osoittaa). Tuonti näiltä alueilta on ollut ajoittain poikki, viime vuonna myös koronaepidemian takia.

Vuoden 2020 lopussa terbiumoksidin (TbO2), joka on keskeinen raskas harvinainen maametalli, hinta nousi korkeimmalle tasolle yhdeksään vuoteen. Tammikuun 13. päivänä hinta nousi 1 244 dollariin kilolta, nousua 11 % vuoden 2020 tasosta.

Syynä näin rajuun hinnannousuun raskaissa harvinaisissa maametalleissa voi johtua osittain niin kasvaneesta kulutuksesta esimerkiksi vahvassa nousussa olevan sähköautokaupan seurauksena, analysoi Asia Times Financial artikkelissaan. Myös Myanmarin tuonnin heilahtelut ja Ganzhoun kaivostoiminnan leikkaukset voivat suoraan heijastua hintoihin, arvelee lehti.

Raaka-ainetta Yhdysvalloista Kiinaan

Myös toinen merkittävä toimija Etelä-Kiinassa, Shenge, aikoo vahvistaa toimitusketjun resilienssiä kasvattamalla tuontia. Yhtiön kumppanina on Mountain Pass, joka on Yhdysvaltojen suurin ja maailman toiseksi suurin harvinaisten maametallien kaivos, kertoo Asia Times Financial artikkelissaan.

Yli 30 000 tonnia harvinaisten maametallien oksideja (REO equivalent) vastaava määrä bastnäsiitti-rikastetta tuotiin Yhdysvalloista Kiinaan vuonna 2020. Yhdessä oman tuotantonsa kanssa Sichuanissa Shengestä tuli toiseksi suurin harvinaisten maametallien varantojen omistaja Kiinassa.  Yhtiöllä on myös 9,45 % osuus Kvanefjeld-projektista Grönlannissa.

Harvinaisia maametalleja Grönlannista

Kvanefjeldin harvinaisten maametallien esiintymä edustaa vähemmän tunnettua steenstrupine-mineraalia. Vuonna 2019 kiinalainen pilottimittakaavan prosessi tuotti 22 % REO-konsentraattia yli 80 % saannolla. Tämä tarkoittaa taloudellisessa mielessä merkittävää parannusta aiempien tutkimusten 14 % tasoon verrattuna.

Shengen kyky varmistaa harvinaisten maametallien raaka-aineiden saantia Kiinan ulkopuolelta ja kehittää uutta teknologiaa harvinaisten maametallien jalostamiseen sekä perinteisistä että uusista raaka-aineista toimii esimerkkinä monille muille kiinalaisille yrityksille, arvioi Asia Times Financial artikkelissaan.

Monatsiittia Madagascarilta

Kiinan tavoite varmistaa harvinaisten maametallien raaka-aineiden saanti näkyy myös monatsiitin tuonnin kasvuna. Se on punaruskea fosfaattimineraali, joka sisältää toriumia ja harvinaisia maametalleja.

Teknologian toriumin ja harvinaisten maametallien erottamiseksi monatsiitista kehitti Battelle- niminen yritys 1950-luvulla ydinvoimateollisuuden tarpeisiin. Monatsiitti on suosittu sivutuote. Vuonna 2019 Shenghe yksistään erotteli 10 000 tonnia monatsiittia sivutuotteena 400 000 tonnista zirkonium-titaani-hiekkaa, kertoo Asia Times Financial artikkelissaan.

Kiina on maailman suurin monatsiitin tuoja. Tärkeimpiä tuontimaita ovat Malesia, Thaimaa, Vietnam, Nigeria, Brasilia, Madagascar ja Australia. Vuosien 2018 – 2020 aikana monatsiitin vuosittaiset tuontimäärät tuplaantuivat. Suurin tuoja oli Madagaskar, jonka osuus tuonnista oli yli puolet.

Määrätietoista toimintaa

Kuten niin usein muillakin aloilla, Kiinan ponnistukset harvinaisten maametallien toimitusketjun nostamiseksi uudelle tasolle ovat olleet johdonmukaisia ja sitkeitä, kiteyttää Asia Times Financial Kiinan tilanteen artikkelissaan.

Nyt valmisteilla olevat 14. viisivuotissuunnitelma nojaa vahvemmin harvinaisten maametallien raaka-aineiden monipuoliseen tuontiin, jotta toimitusketjujen resilienssi paranee ja jotta varsinkin autoteollisuuden kasvaviin vaatimuksiin voidaan vastata.

Tutkimus ja kehitys tulee olemaan keskeisessä roolissa, kun uusia ympäristöystävällisempiä tuotantoprosesseja kehitetään ja optimoidaan, korjataan loppuun käytettyjä kaivoksia ja niiden ympäristövahinkoja sekä kehitetään pidemmälle jalostettuja väli- ja lopputuotteita.

Artikkelin kirjoittaja Xiaojing Yang tekee väitöskirjaansa Penn State Universityssä Yhdysvalloissa.

Toim. huom. Harvinaiset maametallit nousevat usein esille keskustelussa, kun puhutaan kriittisistä raaka-aineista ja materiaaleista. Kaikki tietävät, että “harvinaiset maametallit eivät oikeasti ole kovin harvinaisia”, että harvinaiset maametallit ovat strategisesti tärkeitä ja välttämättömiä mm. sähköautojen, tuulivoiman ja aurinkoenergian teknologioissa, ja että Kiina dominoi harvinaisten maametallien markkinoita. Hyvin harvoin on kuitenkin tarjolla yhtä hyvää analyysiä Kiinan harvinaisten maametallien raaka-aineista, tuotannosta ja maan tavoitteista tämän tärkeän teollisuuden alan tulevaisuuden suhteen, kuin mitä väitöskirjatutkija Yang tässä Asia Times Financialin artikkelissa esittelee. Keskeinen lopputulema on, että harvinaisten maametallien jalostaminen on erittäin haastava ala, jonka osaaminen on vahvasti Kiinan käsissä. Niiden tuottamiseen liittyy paljon erilaisia ympäristö- ja muita haasteita. Vaikea kuvitella, kuka Euroopassa haluaisi tällaisen laitoksen omalla takapihalleen – tai edes omaan maahansa.  Euroopan komissio lanseerasi viime syksynä European Raw Materials Alliance (ERMA) -ohjelman, jonka avulla Euroopan unioni pyrkii vähentämään riippuvuuttaan mm. Kiinassa tuotetuista harvinaisista maametalleista ja niihin pohjautuvista kestomagneeteista, joita esimerkiksi sähköautojen moottorit ja tuulivoimaloiden generaattorit tarvitsevat. Ihan helppo urakka ei ole edessä ERMA:lla. Artikkeli myös sai ainakin allekirjoittaneen vakuuttumaan siitä, että Euroopan paras (ellei ainoa) mahdollisuus on keskittyä harvinaisten maametallien kierrätykseen esimerkiksi sähkö- ja elektroniikkaromusta. Tällä sektorilla Suomella olisi valmiiksi paljon tutkimusosaamista useissa eri yliopistoissa.

(Julkaistu 1.2.2021)

Lähteet:

  • The next chapter of China’s rare earth industry is being written by CCP. Asia Times Financial. 17 Jan 2021.
  • Rare earths: China’s new rare earth regulations strive for better industry management. Roskill, 18 Jan 2021.
  • Rare earths: Myanmar’s border to China reopens. Roskill, 1 Nov 2019.
  • Tomi Käyhkö (2016). REE-mineraalien rikastusmenetelmät. Kandidaatintyö, Oulun yliopisto, tammikuu 2016. http://jultika.oulu.fi/files/nbnfioulu-201603171325.pdf
  • Lucas J, Lucas P, Le Mercier T, Rollat A, Davenport W / Rare earths: science, technology, production and use (2014) / Amsterdam, Elsevier / ISBN: 9780444627445
  • Unruly lines. The Economist, 11 Feb 2013.

Lisää aiheesta:

 

Kiina haluaa saada harvinaisten maametallien tuotannon paremmin hallintaan uuden sääntelyn avulla – Kriittisetmateriaalit.fi

 

Kiinan ja Myanmarin raja avattu harvinaisten maametallien kaupalle – Kriittisetmateriaalit.fi