Η Κίνα κατέχει ηγεμονία στις σπάνιες γαίες. Τώρα υπάρχει ένα κράμα που το απειλεί: ο τετραταενίτης

Δεν είναι ούτε εδάφη αυστηρά μιλώντας ούτε τόσο περίεργα ή σπάνια όσο υποδηλώνει το όνομά τους. Η σημασία των σπάνιων γαιών είναι στρατηγική, ειδικά στον σημερινό γεωπολιτικό χάρτη, που χαρακτηρίζεται από εντάσεις μεταξύ Ουάσιγκτον και Πεκίνου και τις σοβαρές συνέπειές της στον τεχνολογικό τομέα. Με τα χρόνια, η Κίνα κατάφερε να γίνει η μεγάλη διεθνής αναφορά για βασικά υλικά για τη βιομηχανία και για στρατηγικές διεργασίες – ειδικά εν μέσω του αγώνα για την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές – όπως η παραγωγή ανεμογεννητριών ή ηλεκτρικών οχημάτων.

Τώρα η Κίνα μπορούσε να δει την ηγεμονία της να απειλείται. Και όχι λόγω της ανακάλυψης ενός τεράστιου κοιτάσματος στην Τουρκία ή τη Γροιλανδία. Όχι. Το κλειδί θα βρεθεί σε ένα εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. Αυτή τη στιγμή είναι μόνο μια πιθανότητα. Φυσικά, ένα με ενδιαφέρουσα στρατηγική αξία.

Τι πήραμε μόλις; Ανοίξτε μια νέα γραμμή έρευνας που, εάν πετύχει, θα προσφέρει εναλλακτικές στον τεχνολογικό τομέα. Ουσιαστικά, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ, μαζί με συναδέλφους από την Αυστρία, ανακάλυψαν μια μέθοδο που θα μπορούσε να τους επιτρέψει να παράγουν μαγνήτες υψηλής απόδοσης όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή ανεμογεννητριών και ηλεκτρικών αυτοκινήτων χωρίς τη χρήση σπάνιων μαγνητών. στοιχεία της γης, στοιχεία που σήμερα συχνά οδηγούν σε υπερβολική εξάρτηση από την Κίνα. ΟΠΩΣ ΚΑΙ? Λοιπόν, χάρη στον τετραταενίτη.

Τετράτειες τι; Τετραταενίτης, κράμα σιδήρου-νικελίου με ιδιαίτερη διατεταγμένη ατομική δομή. Για να σχηματιστεί φυσικά, ένας μετεωρίτης πρέπει να κρυώσει αργά για εκατομμύρια χρόνια, μια μακρά περίοδο κατά την οποία τα άτομα σιδήρου και νικελίου είναι διατεταγμένα σε μια συγκεκριμένη σειρά εντός της κρυσταλλικής δομής.

Το αποτέλεσμα είναι ένα υλικό με μαγνητικές ιδιότητες που θυμίζουν αυτές των μαγνητών «σπανίων γαιών», μια ετικέτα με την οποία συνήθως αναφερόμαστε σε ένα σύνολο 17 χημικών στοιχείων – θούλιο, λανθάνιο, γαδολίνιο, τέρβιο ή δημήτριο, μεταξύ άλλων – που εκτιμάται ιδιαίτερα στη βιομηχανία για την παραγωγή αστρονομικών οργάνων, λέιζερ ή αισθητήρων, μεταξύ μιας μεγάλης και ανεκτίμητης αξίας κ.λπ.

Και τι έκαναν στο Κέιμπριτζ; Λοιπόν, στην πράξη μελετάμε έναν τρόπο που μας επιτρέπει να λαμβάνουμε τεχνητά τετραταενίτη στο εργαστήριο, με λογικό κόστος, σε μεγάλη κλίμακα και, προφανώς, χωρίς να χρειάζεται να περιμένουμε τα εκατομμύρια χρόνια που χρειάζεται η φύση για να τον παράγει. Το κλειδί – εξηγεί το ίδιο το Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ – είναι κάτι κοινό όπως ο φώσφορος.

«Οι ερευνητές λένε ότι ο φώσφορος, που υπάρχει στους μετεωρίτες, επιτρέπει στα άτομα σιδήρου και νικελίου να κινούνται πιο γρήγορα, επιτρέποντάς τους να σχηματίσουν την απαραίτητη στοίβαξη χωρίς να περιμένουν εκατομμύρια χρόνια. Αναμιγνύοντας σίδηρο, νικέλιο και φώσφορο στις κατάλληλες ποσότητες, κατάφεραν να επιταχύνουν τον σχηματισμό τετραταενίτη κατά 11 έως 15 τάξεις μεγέθους», σημειώνει το πανεπιστήμιο. Οι ερευνητές του επισημαίνουν ότι «δεν χρειάστηκε ειδική θεραπεία» κατά τη διάρκεια της δοκιμής.

Είναι η πρώτη φορά που δοκιμάζεται αυτό; Όχι. Είχε ήδη επιχειρηθεί στο παρελθόν, αλλά καταφεύγοντας σε ακραίες και μη πρακτικές μεθόδους. Στη δεκαετία του 1960, οι επιστήμονες κατάφεραν να σχηματίσουν τεχνητά τον τετραταενίτη, αλλά με μια τεχνική που ήταν ακατάλληλη για τις ανάγκες της μαζικής παραγωγής: βομβαρδισμός σιδήρου και κραμάτων νικελίου με νετρόνια.

«Από τότε ήμασταν γοητευμένοι από την απόκτηση αυτής της τακτοποιημένης δομής, αλλά πάντα τη θεωρούσαν κάτι πολύ μακρινό», εξηγεί ο καθηγητής Lindsay Greer, του Τμήματος Επιστημών Υλικών και Μεταλλουργικών Επιστημών του Cambridge: «Αυτό το αποτέλεσμα αντιπροσωπεύει μια συνολική αλλαγή στον τρόπο σκεφτόμαστε αυτό το υλικό. Η εναλλακτική του δεν απαιτεί να περιμένει εκατομμύρια χρόνια για να κάνει η φύση τη δουλειά της, ούτε μια διαδικασία ακτινοβολίας νετρονίων.

Γιατί είναι αυτό τόσο σημαντικό; Για τις τεράστιες δυνατότητές του. Σε ένα βιομηχανικό και πάνω από όλα στρατηγικό κλειδί. Οι μαγνήτες υψηλής απόδοσης χρησιμοποιούνται σε ανεμογεννήτριες και ηλεκτρικά αυτοκίνητα, μεταξύ άλλων εφαρμογών. Σήμερα τα καλύτερα περιέχουν στοιχεία σπάνιων γαιών, δίνοντας στην Κίνα μια άνετη και ισχυρή θέση ισχύος. Όπως αναγνωρίζουν στο Κέμπριτζ, η χώρα «έχει σχεδόν μονοπώλιο στην παγκόσμια παραγωγή». Τα δεδομένα σίγουρα δείχνουν προς αυτή την κατεύθυνση.

Οι στατιστικές που διαχειρίζεται το Φόρουμ της Ανατολικής Ασίας δείχνουν ότι η χώρα υπό την προεδρία του Xi Jinping κατάφερε να κερδίσει μεταξύ 50 και 60% του μεριδίου αγοράς εξόρυξης και περίπου το 80% της ικανότητας επεξεργασίας. Το ίδιο το Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών εκτιμά ότι περίπου το 78% των εισαγωγών αυτού του είδους ορυκτού προέρχεται από την Κίνα.

Έχει σημασία το πλαίσιο; Αξίζει να το έχετε υπόψη σας. Αν οι υπερβολικές εξαρτήσεις δεν είναι ποτέ καλό πράγμα, σε ένα πλαίσιο γεωπολιτικής έντασης που δεν είναι ξένος στον τομέα της τεχνολογίας, είναι ακόμη πιο ευαίσθητες. «Μεταξύ των περιβαλλοντικών επιπτώσεων και της εξάρτησης από την Κίνα, υπήρξε μια επείγουσα αναζήτηση για εναλλακτικά υλικά που δεν απαιτούσαν σπάνιες γαίες», λέει ο Greer.

Η Τουρκία ισχυρίστηκε πρόσφατα ότι έχει μεγάλα αποθέματα -αν και η ανακοίνωση δημιούργησε κάποιες αμφιβολίες-, μέρος του κλάδου κοιτάζει με ενδιαφέρον τη Γροιλανδία και στοιχεία εξορύσσονται επίσης στην Αυστραλία. Ο στόχος, ωστόσο, υπογραμμίζει ο βρετανικός θεσμός, είναι να αναζητήσουμε εναλλακτικές λύσεις που μας επιτρέπουν να κάνουμε χωρίς σπάνιες γαίες. Και εδώ είναι που ο τετραταενίτης γίνεται στρατηγικός. «Είναι μια από τις πιο υποσχόμενες εναλλακτικές λύσεις», υπογραμμίζουν από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ.

Και τώρα ? Τώρα, για να ερευνήσουμε. Ακόμα κι αν ήταν το βρετανικό ίδρυμα που ήθελε να δημοσιοποιήσει τη νέα μέθοδο και να υπογραμμίσει τις δυνατότητές της στη μείωση της εξάρτησης από τις σπάνιες γαίες, υπάρχει ακόμη δουλειά που πρέπει να γίνει. Πάνω απ’ όλα να καθοριστεί το βάρος που μπορεί να αναλάβει στον τομέα και η ανάπτυξη βασικών τεχνολογιών στην πορεία προς την απαλλαγή από τις ανθρακούχες εκπομπές. «Παρόλο που οι ερευνητές έχουν βρει μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο για την παραγωγή τετραταενίτη, χρειάζεται περαιτέρω εργασία για να καθοριστεί εάν θα είναι κατάλληλος για μαγνήτες υψηλής απόδοσης», επισημαίνουν από το Cambridge.

Για να επιτευχθεί αυτό, η ομάδα ελπίζει να συνεργαστεί δίπλα-δίπλα με μεγάλους κατασκευαστές. Προς το παρόν οι έρευνες έχουν αποφέρει αποτελέσματα Προηγμένη επιστήμη και το Πανεπιστήμιο του Cambridge και η Αυστριακή Ακαδημία Επιστημών έχουν ήδη υποβάλει αίτηση για το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Το Montanuniversität του Leoben, ένα αυστριακό σημείο αναφοράς στη μελέτη ορυχείων και υλικών, συμμετείχε επίσης στη διαδικασία.

Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο Xataka στις 30 Οκτωβρίου 2022 και έχει αναθεωρηθεί ξανά.

Εικόνα εξωφύλλου: Omid Roshan (Unsplash)

Στην Xataka: Η Κίνα έχει αδιαμφισβήτητη κυριαρχία στον τομέα των σπάνιων γαιών. Έτσι η Δύση προσπαθεί να χαλαρώσει τον έλεγχό της