Probleem seisneb selles, et ühtse kogumina kaevandatavaid metalle ei vajata samades proportsioonides. Suur nõudlus mõne metalli järele tekitab teiste paratamatu ületootmise, kirjutab Ateena tehnikaülikooli doktorant Johannes Vind, kes lõpetas eelmisel aastal TÜ geoloogia eriala magistriõpingud kiitusega.

Vind otsib Marie Curie’ projektis «Red Mud» ehk «Punane Muda» mõistlikke rakendusi alumiiniumi tootmisjääkidele. Selleks uurib ta alumiiniumoksiidi tootmise jälg­elementide (keemiline element, mis moodustab kivimi koostisest vähem kui 0,1 protsenti – toim.) käitumist ning kirjeldab tekkivate jäätmete mineraale väärtuslike metallide seisukohast.

Tema kolleegid eraldavad jäätmetest sobivaid metalle ning arendavad tehnoloogiaid, et alumiiniumi tootmisest üle jäävat materjali saaks ladustamise asemel kasutada näiteks ehitusmaterjalides või mõne muu ressursina.

Alumiiniumi maak boksiit sisaldab sõltuvalt kaevandamispiirkonnast erinevas kontsentratsioonis haruldasi muldmetalle. Sellisteks metallideks nimetatakse lantanoidide seeria elemente, mille hulka liigitatakse tänu sarnastele omadustele ja kasutusvõimalustele ka skandium ja ütrium. Neid nõndanimetatud haruldusi kasutatakse paljude esemete tootmisel alates mobiiltelefonidest kuni hübriidautodeni, tuulegeneraatoritest säästulampideni.

Haruldastest muldmetallidest on palju räägitud kui kriitilisest ressursist, nii maardlate piiratud hulga kui ka Hiina kehtestatud turu­piirangute ja sellest tulenenud järsu hinnatõusu tõttu.

Harvem on mainitud, et kestliku kasutamise huvides on vaja leida lahendus haruldaste muldmetallide tasakaaluprobleemile. Belgia teadlaste hinnangul on see olulisemgi mure kui raskused uute maardlate leidmisega.

Nõudlus ja tootmine

Haruldased muldmetallid ei esine maakoores ega maakides ühtlaselt, vaid küllalt erinevate sisaldustega. Geokeemias on tuntud seaduspära, et elemendi järjenumbri suurenedes muutub element haruldasemaks. Seetõttu leidub kergemaid haruldasi muldmetalle palju rohkem kui raskemaid.

Ressursi kasutamise seisukohast ei ole turu- ega tehnoloogiline vajadus kõigi haruldaste metallide järele ühtlane. Enamikus kaasaegsetes tehnoloogiates vajatakse puhtaid metalle, mitte nende segusid. Nii saabub olukord, mil suur nõudlus harva esineva metalli järele tekitab arvukamalt esineva metalli paratamatu ületootmise.

Praegu on üheks nõudlust juhtivaks metalliks neodüüm, väga oluline tugevate püsimagnetite komponent. Tagajärjeks on aga tseeriumi, praseodüümi ja samaariumi ületootmine. Väga suur nõudlus on ka düsporoosiumi järele, mille sisaldus maakides on enamasti madal.

Proportsioonide iseloomustamiseks võib välja tuua, et Hiina tohutu suure Bayan Obo kaevanduse maagi kõigist muldmetallidest moodustab tseerium 50 ja düsporoosium 0,1 protsenti.

Olukord mitte ainult ei tekita üleliigseid laovarusid ega kahjusid tootjatele, vaid tegu on ka ressursi raiskamisega. Harvem esineva ja suurema nõudlusega metalli tootmiseks kaevandatakse suur hulk maaki ja arvukamalt esinevad metallid jäävad kasutamata.

Vajadus kindlate metallide järele muutub aja jooksul ning on seepärast raskesti ennustatav. Näiteks arvatakse, et praegusest praseodüümi ülejäägist võib mõne aja pärast saada hoopis puudujääk, kui magnetilisi külmutusseadmeid hakatakse tootma massiliselt.

Kuidas saavutada tasakaal?

Üks võimaluse tasakaaluprobleem lahendada on võtta kasutusele rohkem eri tüüpi maardlaid, kus haruldaste muldmetallide suhtelised sisaldused erinevad tavapärasest. Teiseks kestlikuks võimaluseks on kaevandus- ja metallitööstuse jäätmete kasutus ressursina. Näiteks alumiiniumitööstuse jääk, niinimetatud punane muda, sisaldab tootmisväärsel hulgal haruldasi metalle. 

Samuti on vaja täiustada elektroonika taaskasutuse meetodeid. Juba praegu tehakse tõsist arendustööd püsimagnetite uuesti käitlemiseks.

Oodatakse tehnoloogiauuendusi, mis võimaldavad vähendada metallide kulu, leida rakendusi liias toodetud metallidele ja kasutada väga haruldaste elementide asemel teisi materjale. Vaja on välja töötada lantaani ja tseeriumi suures koguses sisaldavaid tooteid, kuna need materjalid on odavad ja laialdaselt kättesaadavad.

Artikkel ilmus ka TÜ ja ERR-i ühises teadusportaalis ERR Novaator.