Problemem przemysłu jest koszt odzyskiwania metali ziem rzadkich – w tej chwili przewyższający ich wartość
A może oszczędzanie energii stałoby się możliwe dzięki prowadzonemu na wielką skalę recyklingowi metali rzadkich, który złagodziłby ekologiczne skutki ich wydobycia?
Idea jest tak pociągająca, że Japończycy zaczęli wprowadzać ją w życie. W dzielnicy Adachi na północy Tokio balet błękitnawych półciężarówek zakłóca spokój tego jesiennego popołudnia 2011 r. Pracownik przedsiębiorstwa oczyszczania miasta Massaki Nakamura zaczyna objazd w celu zbiórki elektrośmieci: starych konsol do gier, telefonów komórkowych, telewizorów… Wszystko trafia na pakę pikapa. Po zakończeniu objazdu Nakamura zrzuci, co zebrał, kawałek dalej, na wysypisko przedsiębiorstwa sortowania i recyklingu Kaname Kogyo. Oto zresztą jego prezes Matsuura Yoshitaka – ubrany w ciemny garnitur i krawat pod kolor – brodzi między stosami małego sprzętu AGD, który jego pracownicy starannie sortują.
– Dziś ludzie się nie zastanawiają, tylko wyrzucają wszystkie te urządzenia – zauważa między dwoma zgrzytnięciami metalu przerzucanego z paki na pakę. – A przecież zawierają tyle metali rzadkich!
Globalizacja lokuje nas najwyraźniej w fantastycznej epoce. Dzięki niej kraje zachodnie stały się tak zamożne, że jesteśmy nawet bogaci w odpady, czy to spożywcze, domowe, czy przemysłowe, jądrowe lub elektroniczne. Przeszliśmy z jednego świata – nie tak odległego – w którym nasi dziadkowie jeszcze się zmagali z codziennymi wyrzeczeniami, do nowej cywilizacji, która nie wie, co począć z produkowanymi nadwyżkami. Łamiemy sobie głowę, już nie próbując wymyślić, jak gospodarować towarami przeznaczonymi do konsumpcji, ale jak składować produkty już skonsumowane. Na początek przyjrzyjmy się odpadkom metalowym: co roku ludzkość produkuje tyle elektrośmieci, ile ważyłoby 4,5 tys. wież Eiffla, czyli ponad 6 kg w przeliczeniu na osobę. I ilość tych odpadów na świecie z każdym rokiem rośnie w szalonym tempie: tylko w ciągu trzech ostatnich lat wzrosła o 20%.
Do tej pory przemysł poprzestawał na recyklingu metali występujących obficie, i to z niejakim sukcesem: na świecie już ponad 50% złota, srebra, aluminium czy miedzi przerabia się ponownie. Ale nikt tak naprawdę nie interesował się metalami rzadkimi, mniej rzucającymi się w oczy. I tutaj Japonia przekroczyła ważną granicę: jako pierwsza na świecie uświadomiła sobie, że tysiące „miejskich kopalni” (miejsc składowania zużytego sprzętu elektronicznego) rozrzuconych po archipelagu obfituje w metale ziem rzadkich. Na przykład w każdym z 200 mln zużytych w Japonii smartfonów jest kilkadziesiąt miligramów metali rzadkich, które można odzyskać. Łącznie jakieś 300 tys. ton metali rzadkich leży sobie gdzieś w kraju – ich odzyskanie zapewniłoby Japonii samowystarczalność przez trzy najbliższe dekady.
Ta polityka pobudza najbardziej innowacyjną tzw. gospodarkę okrężną bazującą na elektrośmieciach. Na dużą skalę organizowane są zbiórki, by jakieś 650 tys. ton małej elektroniki wyrzucanych każdego roku w całym kraju wracało do obiegu. Mobilizacja jest taka, że zaangażowano w to nawet wirtualne gwiazdy, uwielbiane w Japonii. Piosenkarka Hatsune Miku, nucąca subtelny refren na tle mangi przedstawiającej keitai (telefony komórkowe), ma za zadanie przekonać rodaków, że siedzą na żyle złota.
Ale zbieranie elektrośmieci nie wystarcza. Tokio zainwestowało setki milionów dolarów w programy naukowo-badawcze, których celem jest zastąpienie niektórych metali przez inne i zmniejszenie ilości metali ziem rzadkich zawartych w magnesach.
Śladem Japonii liczne państwa zachodnie zaczynają przywykać do recyklingu metali. Wymienię tu choćby armię amerykańską, wielką konsumentkę metali rzadkich. W okolicach miasta Tucson w Arizonie mieszczą się magazyny wojskowe pełne tysięcy samolotów nienadających się do użytku. Znajdują się w nich tony magnesów z metali ziem rzadkich, których wojskowi nie umieją wydostać ani ponownie użyć. Co ważniejsze: w miarę wycofywania się z Afganistanu najpotężniejsza armia świata porzuciła warte jakieś 6 mld dol. wyposażenie wojskowe naszpikowane magnesami – pozostawiając wrogowi możliwość dowolnego dysponowania nimi… W Stanach Zjednoczonych wielu zdało sobie sprawę ze skali tego nowego wyzwania i proponuje zaopatrzenie żołnierzy w podręczniki wyjaśniające im, jak z pozostawianego wyposażenia wydobywać przed opuszczeniem baz elementy zawierające metale rzadkie.
Od strony przedsiębiorstw sprawa przedstawia się inaczej, ponieważ gospodarka okrężna wprowadza całkowity przewrót w zakresie kanałów zaopatrzenia, nie wystarcza już bowiem, że zna się zwyczajowych dostawców z początkowej fazy produkcji, ale trzeba także zlokalizować tych, którym produkty te zostały sprzedane po zakończeniu cyklu użytkowania. Zgodnie z tym schematem firmy Apple i H&M, które wiedzą już, gdzie pozyskiwać surowce ziem rzadkich i bele bawełny, muszą teraz odnajdywać miliardy iPhonów i starych dżinsów rozproszonych po czterech stronach świata. Innymi słowy, nadawcy i odbiorcy zamieniają się rolami.
Dojść do tego samego wyniku, wywracając sprawy do góry nogami: dla wielu to rewolucja kopernikańska… Ale pod tym właśnie warunkiem przywrócone do obiegu metale mogłyby stanowić rosnącą część zaopatrzenia. Dostrzegamy być może przyszłość metali rzadkich. W tym przyszłym świecie wielkimi potęgami górniczymi będą nie te państwa, które odkryją nieprawdopodobne złoża surowców, ale dysponujące największymi pojemnikami na śmieci. Narysujemy mapy skarbów, odszukawszy największe góry odpadów, a specjalnie oznaczone zostaną wysypiska „klasy światowej”, jak oznacza się dziś niektóre złoża. Nasze kosze na śmieci będą upragnioną żyłą złota.
Japonia praktycznie nie wydobywa dziś spod ziemi ani grama metali rzadkich, ale jeśli wysforuje się naprzód w gospodarce okrężnej tych metali, być może – kto wie? – przekształci się w eksportową potęgę i uzależni inne narody od swoich metod odzyskiwania surowców. Wykształci się zatem geopolityka recyklingu – w każdym razie Japonia jest o tym przekonana. I łatwo można sobie wyobrazić ekologiczny postęp w sposobach produkcji, czego skutkiem będzie ograniczenie eksploatacji kopalń i eksportu starych telewizorów na składowiska elektrośmieci w Ghanie czy w Nigerii.
O ile ten ambitny zamiar dobrze wygląda na papierze, o tyle w praktyce okazuje się bardzo skomplikowany. Metale rzadkie bowiem różnią się zasadniczo od powszechnie występujących metali, takich jak żelazo, srebro czy aluminium: nie wchodzą w czystym stanie w skład technologii zielonych. Przemysłowcy epoki transformacji energetycznej i cyfrowej coraz bardziej pożądają stopów do swoich produktów. Łącząc kilka metali, stwarzają materiały złożone, tak zwane kompozyty, o właściwościach spotęgowanych w stosunku do metali „zwykłych”. Wszyscy wiedzą na przykład, że połączenie żelaza i węgla daje stal, bez której wiele drapaczy chmur nie stałoby prosto. Część kadłuba airbusa A380 powstała z GLARE (Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy), odpornego materiału na bazie aluminium i włókien szklanych, co zmniejsza ciężar samolotu. Jeśli chodzi o magnesy w silnikach turbin wiatrowych i pojazdów elektrycznych, to są mieszaniną żelaza, boru i metali ziem rzadkich, co pozwala na optymalizację ich mocy.
Beton przezroczysty (szkłobeton), cegły z papieru, żele izolacyjne, wzmocnione drewno… Jesteśmy zalewani nowymi materiałami, w których zmieniły się właściwości materii. Stopy te są tak obiecujące, że zielone technologie będą od nich coraz bardziej uzależnione. A jak sama nazwa wskazuje, stopy w recyklingu trzeba będzie „odtopić”, oddzielić tworzące je surowce.
Jeśli chodzi o metale rzadkie, już opracowano liczne technologie pozwalające tego dokonywać. Na przykład technologia Toru Okabego. W swojej pracowni na Uniwersytecie Tokijskim badacz ten demonstruje działanie ostatniego wynalazku: pieca wysokotemperaturowego na sól górską z wysoko położonych boliwijskich płaskowyżów.
– Metale rzadkie są oddzielane od innych metali za pomocą soli i w ten sposób można je odzyskiwać – tłumaczy pośród miszmaszu kabli, rurek i termometrów.
Na pierwszy rzut oka odzyskiwanie składników stopu nie jest rzeczą prostą. Jeśli piekarz nie zechce wyrzucić bochenka, który został mu na półce, będzie musiał podjąć próbę rozdzielenia składników, które wcześniej zostały połączone – a to proces szalenie skomplikowany, czaso- i energochłonny. Niewiele łatwiej przedstawia się rzecz z magnesami z metali rzadkich zawartymi w turbinach wiatrowych, samochodach elektrycznych czy smartfonach: aby oddzielić metale rzadkie od innych metali, przemysłowcy muszą się uciekać do długich i kosztownych technik, zużywając wiele chemikaliów i duże ilości energii.
Z recyklingiem jest jak ze sprawami matrymonialnymi: każdy rozwód ma swoją cenę.
– Technologia, którą tu prezentuję, jest naprawdę obiecująca, ale gdy chodzi o koszty, nie jest w ogóle opłacalna – przyznaje Toru Okabe.
Metale rzadkie znajdujące się na japońskich składowiskach są zatem skarbami, których dzisiaj żaden model ekonomiczny nie pozwala odzyskiwać. Problemem przemysłu jest więc koszt odzyskiwania metali rzadkich – koszt w tej chwili przewyższający ich wartość. Cena odzyskanych metali mogłaby być konkurencyjna, gdyby ceny samych surowców były wysokie. Niestety! One są strukturalnie niskie od końca 2014 r.
W konsekwencji w obecnej chwili żadne przedsiębiorstwo nie ma interesu w recyklingu wielkich ilości metali rzadkich. Zdecydowanie taniej jest pozyskiwać je w kopalni, niż rzucać się na podbój pojemników z elektrośmieciami. Toteż 18 z 60 najczęściej używanych w przemyśle metali poddaje się recyklingowi w ponad 50% (aluminium, kobalt, chrom, miedź, złoto, żelazo, ołów, mangan, niob, nikiel, pallad, platyna, ren, rod, srebro, cyna, tytan i cynk). Kolejne trzy w ponad 25% (magnez, molibden i iryd) i trzy inne w ponad 10% (ruten, kadm i wolfram). Dla 36 pozostałych metali poziom recyklingu jest poniżej 10%. A dla surowców rzadkich, takich jak ind, german, tantal, gal i niektóre metale ziem rzadkich, waha się od 0 do tylko 3%. Dla przemysłu osiągnięcie któregoś dnia progu 10% odzyskanych metali ziem rzadkich, na co ma nadzieję japońska grupa Hitachi, byłoby zatem wielkim sukcesem. Nie zmienia to faktu, że ilość odzyskanych metali pozostanie niewystarczająca w stosunku do naszych potrzeb. Nawet odzyskanie niemal w 100% ołowiu nie wpłynie na zmniejszenie jego wydobycia w kopalniach, gdyż potrzeby stale rosną. Piekło jest zdecydowanie wybrukowane dobrymi chęciami.
Fragment książki Guillaume’a Pitrona Wojna o metale rzadkie. Ukryte oblicze transformacji energetycznej i cyfrowej, przeł. Andrzej Bilik, Wydawnictwo Kogut, Warszawa 2020
Fot. AFP/East News
Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy