العناصر الأرضية النادرة: هيمنة الصين على المواد الخام - هل يمكن لإعادة التدوير والبحث والمناجم الجديدة التحرر من الاعتماد على المواد الخام؟

الأهمية الاستراتيجية للعناصر الأرضية النادرة بالنسبة لألمانيا

تُعدّ العناصر الأرضية النادرة مجموعة من العناصر الكيميائية التي تلعب دورًا محوريًا في العديد من التقنيات الحديثة نظرًا لخصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة. وقد تزايدت أهميتها الاستراتيجية للدول الصناعية، كألمانيا، بشكلٍ كبير في العقود الأخيرة، لا سيما في سياق التحول الرقمي، وانتقال الطاقة، والتطبيقات ذات الصلة بالأمن. مع ذلك، كشف تزايد تركز سلاسل التوريد العالمية، وخاصة هيمنة الصين، عن مخاطر اقتصادية وجيوسياسية جسيمة. تُحلل هذه المقالة قضية العناصر الأرضية النادرة المعقدة من منظور ألماني، وتُسلط الضوء على الاعتماد على الصين، وتُقيّم مناهج البحث والتطوير الحالية لإيجاد حلول جديدة، وتُحدد خيارات استراتيجية لألمانيا لتحقيق استقلال أكبر على المدى الطويل في توريد هذه المواد الخام الحيوية.

تعريف وخصائص وتصنيف العناصر الأرضية النادرة (REEs)

تتألف العناصر الأرضية النادرة من 17 فلزًا من الجدول الدوري: 15 من اللانثانيدات (اللانثانوم (La)، والسيريوم (Ce)، والبراسيوديميوم (Pr)، والنيوديميوم (Nd)، والبروميثيوم (Pm)، والساماريوم (Sm)، واليوروبيوم (Eu)، والغادولينيوم (Gd)، والتيربيوم (Tb)، والديسبروسيوم (Dy)، والهولميوم (Ho)، والإربيوم (Er)، والثوليوم (Tm)، والإيتربيوم (Yb)، واللوتيتيوم (Lu))، بالإضافة إلى السكانديوم (Sc) والإتريوم (Y). تُستخرج هذه الفلزات من خاماتها. خصائصها الفيزيائية والكيميائية الفريدة، مثل تفاعلها العالي (خاصةً مع الأكسجين)، وقابليتها للاشتعال، وخصائصها المغناطيسية والطيفية المميزة، تجعلها مواد خام مرغوبة للغاية.

يُفرّق عادةً بين العناصر الأرضية النادرة الخفيفة (LSEE)، التي تشمل على سبيل المثال اللانثانوم والسيريوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم، والعناصر الأرضية النادرة الثقيلة (HSEE)، مثل التيربيوم والديسبروسيوم. ويكتسب هذا التمييز أهميةً بالغةً لأن العناصر الأرضية النادرة الخفيفة أكثر وفرةً بكثير من العناصر الأرضية النادرة الثقيلة في معظم الرواسب.

يُعدّ مصطلح "العناصر الأرضية النادرة" مُضللاً بعض الشيء، إذ لا تُعتبر هذه العناصر نادرة بالضرورة من منظور جيولوجي. فالنيوديميوم، على سبيل المثال، أكثر شيوعًا من الرصاص، والثوليوم أكثر وفرة من الذهب أو البلاتين. يكمن التحدي الحقيقي، وبالتالي "الندرة" من الناحية الاقتصادية، في انخفاض تركيزاتها في العديد من الرواسب، وقبل كل شيء في عملية فصلها ومعالجتها المعقدة والمكلفة للغاية. توجد العناصر الأرضية النادرة دائمًا في الطبيعة مُرتبطة ببعضها البعض ومع معادن أخرى؛ ويتطلب عزلها خطوات كيميائية متعددة وخبرة متخصصة. هذه العقبة التقنية والاقتصادية، وليست وفرتها الجيولوجية بحد ذاتها، هي جوهر مشكلة الإمداد.

فيما يلي جدول يلخص عناصر الأرض النادرة:

العناصر الأرضية النادرة السبعة عشر - خصائصها وتطبيقاتها الرئيسية

العناصر الأرضية النادرة السبعة عشر - خصائصها واستخداماتها الرئيسية - الصورة: Xpert.Digital

تضمّ العناصر الأرضية النادرة السبعة عشر معادن أرضية نادرة خفيفة وثقيلة، لكل منها خصائص فريدة وتطبيقات متنوعة. يُعدّ السكانديوم (العدد الذري 21) عنصرًا خفيفًا يتميز بقوة عالية في السبائك، ويُستخدم في إضاءة الملاعب، وخلايا الوقود، وتقنية الأشعة السينية، والسبائك خفيفة الوزن لصناعة الطيران. أما الإيتريوم (العدد الذري 39) فهو أحد العناصر الأرضية النادرة الثقيلة، وله أهمية كبيرة في المواد الفسفورية وخصائص الموصلية الفائقة، ولذلك يُستخدم في المواد الفسفورية لشاشات العرض، ومصابيح LED، والليزر، والموصلات الفائقة، والسيراميك.

يُعدّ اللانثانوم (57) عنصرًا شديد التفاعل، ويُشكّل أساس اللانثانيدات. ويُستخدم في المحفزات والبطاريات والزجاج المتخصص وأحجار الصوان. أما السيريوم (58) فهو أكثر المعادن الأرضية النادرة وفرةً، ويُستخدم كعامل تلميع مع امتصاص للأشعة فوق البنفسجية في المحفزات وملمعات الزجاج ومرشحات الأشعة فوق البنفسجية والأفران ذاتية التنظيف. ويُمكّن البراسيوديميوم (59) من إنتاج مغناطيسات قوية، ويُضفي لونًا أصفر مخضرًا على الزجاج والسيراميك، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في المغناطيسات الدائمة ومحركات الطائرات والزجاج المتخصص.

يُعدّ النيوديميوم (60) عنصرًا أساسيًا في صناعة أقوى المغناطيسات الدائمة، ويُستخدم في مغناطيسات NdFeB المستخدمة في المحركات الكهربائية، وتوربينات الرياح، ومحركات الأقراص الصلبة، ومكبرات الصوت. أما البروميثيوم (61) فهو عنصر مشعّ، ويُعدّ أندر المعادن الأرضية النادرة الموجودة في الطبيعة، ويُستخدم في شاشات العرض المضيئة، والبطاريات النووية، وأجهزة القياس. بينما يُناسب الساماريوم (62) المغناطيسات التي تعمل في درجات حرارة عالية، كما يُستخدم في امتصاص النيوترونات في المغناطيسات الدائمة، وقضبان التحكم في المفاعلات النووية، والمحفزات.

يُعد اليوروبيوم (63) عنصرًا هامًا في صناعة الفوسفور الأحمر والأزرق في مصابيح LED، والمصابيح الموفرة للطاقة، وشاشات العرض. يتميز الغادولينيوم (64) بقدرته العالية على امتصاص النيوترونات وخصائصه البارامغناطيسية، ولذلك يُستخدم كعامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي، وفي قضبان التحكم، وفي الموصلات الفائقة. أما التيربيوم (65) فهو عنصر هام في صناعة الفوسفور الأخضر وفي ظاهرة التمغنط الانفعالي في مصابيح LED، والمغناطيسات الدائمة، وأجهزة الاستشعار.

يزيد الديسبروزيوم (66) من قوة المجال القسري للمغناطيس عند درجات الحرارة العالية، ويُستخدم في المغناطيس الدائم عالي الحرارة والليزر. يمتلك الهولميوم (67) أقوى العزوم المغناطيسية المعروفة، ويُستخدم في الليزر الطبي والعسكري. يُنتج الإربيوم (68) لونًا ورديًا، ويُستخدم في كابلات الألياف الضوئية، والليزر الطبي، وتلوين الزجاج.

يُعدّ الثوليوم (69) أندر اللانثانيدات المستقرة، ويُستخدم كمصدر للأشعة السينية في أجهزة الأشعة السينية المحمولة وأجهزة الليزر. أما الإيتربيوم (70) فيُستخدم في ليزرات الأشعة تحت الحمراء وكعامل مُختزل في سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ. بينما يُعدّ اللوتيتيوم (71) أغلى المعادن الأرضية النادرة، ويُستخدم في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني، والمحفزات البتروكيميائية، وفي التجارب السريرية لعلاج السرطان.

التطبيقات الرئيسية والأهمية المتزايدة للتقنيات المستقبلية

أصبحت العناصر الأرضية النادرة ضرورية في العديد من التطبيقات التقنية المتقدمة نظرًا لخصائصها الاستثنائية، وتلعب دورًا محوريًا في التطور التكنولوجي والتنافسية للاقتصادات الحديثة. وتتزايد أهميتها باستمرار مع تقدم التحول الرقمي وانتقال الطاقة العالمي.

تشمل مجالات التطبيق الرئيسية ما يلي:

• المغناطيس الدائم: تُعدّ مغناطيسات النيوديميوم-حديد-بورون (NdFeB) أقوى أنواع المغناطيس الدائم المعروفة، وهي ضرورية للمحركات الكهربائية عالية الأداء وصغيرة الحجم في المركبات الكهربائية، والسيارات الهجينة، والدراجات الكهربائية، والروبوتات، والمعدات الصناعية. كما أنها لا غنى عنها في مولدات توربينات الرياح (وخاصة توربينات الرياح البحرية عديمة التروس)، ومحركات الأقراص الصلبة، ومكبرات الصوت، وسماعات الرأس. وغالبًا ما يُضاف الديسبروسيوم والتيربيوم للحفاظ على أداء هذه المغناطيسات في درجات الحرارة العالية.
• المحفزات: يُستخدم السيريوم في محفزات السيارات لتقليل انبعاثات العادم الضارة. ويُستخدم اللانثانوم وعناصر أرضية نادرة أخرى في محفزات تكرير البترول (التكسير التحفيزي للسوائل) وغيرها من العمليات الكيميائية.
• البطاريات: يعتبر اللانثانوم مكونًا مهمًا في بطاريات هيدريد النيكل المعدني (NiMH)، والتي تستخدم في المركبات الهجينة والإلكترونيات المحمولة.
• الفوسفور: يُعد اليوروبيوم (لللونين الأحمر والأزرق) والتيربيوم (لللون الأخضر) عنصرين أساسيين لجودة اللون وكفاءة الثنائيات الباعثة للضوء (LED)، ومصابيح توفير الطاقة، وشاشات العرض المسطحة (LCD، OLED)، وغيرها من تقنيات العرض. كما يُستخدم الإيتريوم في صناعة الفوسفور.
• البصريات والليزر: يُحسّن اللانثانوم الخصائص البصرية لأنواع الزجاج المتخصصة المستخدمة في عدسات الكاميرات والتلسكوبات والمناظير. ويُستخدم الإربيوم في كابلات الألياف الضوئية لتضخيم الإشارة. أما النيوديميوم والإيتربيوم والهولميوم والإربيوم، فهي مكونات أساسية في أنواع مختلفة من الليزر المستخدمة في الطب والصناعة والاتصالات.
• وتشمل التطبيقات الأخرى عالية التقنية عوامل التلميع (أكسيد السيريوم للبصريات الدقيقة وأشباه الموصلات)، والسيراميك الخاص (الإتريوم لتحسين مقاومة درجات الحرارة العالية)، والتصوير الطبي (الجادولينيوم كعامل تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي)، وأجهزة الاستشعار، والموصلات الفائقة، والتطبيقات في صناعة الدفاع والفضاء (البصريات الدقيقة، وأنظمة الملاحة، والتحكم في الطائرات بدون طيار والصواريخ).

تُعدّ العناصر الأرضية النادرة ذات أهمية بالغة للصناعات الألمانية الرئيسية، مثل قطاع السيارات (خاصةً خلال التحول إلى التنقل الكهربائي)، والهندسة الميكانيكية وهندسة المصانع، والطاقات المتجددة (وخاصةً طاقة الرياح)، وقطاعي الإلكترونيات والتكنولوجيا الطبية. ويؤدي التطور الرقمي المتسارع والأهداف الطموحة لانتقال الطاقة إلى زيادة متوقعة كبيرة في الطلب العالمي على هذه العناصر خلال السنوات والعقود القادمة. فعلى سبيل المثال، قد يرتفع الطلب على العناصر الأرضية النادرة المستخدمة في المغناطيس الدائم عشرة أضعاف بحلول عام 2050. ولا تنبع أهمية العديد من هذه العناصر من اختناقات الإمداد المحتملة أو تركز الإنتاج جغرافياً فحسب، بل أيضاً من عدم وجود بدائل مباشرة ومكافئة للعديد من تطبيقاتها عالية الأداء. ورغم إجراء أبحاث مكثفة حول مواد بديلة، إلا أن استبدال العناصر الأرضية النادرة تقنياً في العديد من المجالات يُعدّ صعباً نظراً لخصائصها الإلكترونية والمغناطيسية الفريدة، أو لا يمكن استبدالها إلا على حساب انخفاض الأداء. ويُفاقم هذا الوضع التكنولوجي المُقيّد مشكلة الاعتماد، ويؤكد على ضرورة تعزيز أمن الإمداد وتطوير حلول تكنولوجية بديلة.

اعتماد ألمانيا الحاسم على الصين في مجال العناصر الأرضية النادرة: استراتيجيات جديدة للسيادة التكنولوجية

نظراً للأهمية الاستراتيجية للعناصر الأرضية النادرة والتحديات المعقدة المرتبطة بضمان أمن إمداداتها، يُعدّ التحليل الشامل للوضع الراهن والخيارات المستقبلية المتاحة لألمانيا أمراً بالغ الأهمية. تهدف هذه المقالة إلى دراسة قضية العناصر الأرضية النادرة دراسةً وافية، وتحليل اعتماد ألمانيا تحديداً على الصين، وعرض الوضع الراهن للبحوث المتعلقة بالحلول الجديدة، وبناءً على ذلك، تحديد الفرص الاستراتيجية المتاحة لألمانيا لضمان إمداد مستدام وطويل الأمد بهذه المواد الخام الحيوية، وتعزيز سيادتها التكنولوجية.

المشهد العالمي للإمدادات واعتماد ألمانيا

يتسم الإمداد العالمي بالعناصر الأرضية النادرة بتركيز عالٍ للغاية في كل من الرواسب وعمليات الاستخراج، فضلاً عن عمليات المعالجة، بل وأكثر من ذلك. ويشكل هذا التركيز، ولا سيما هيمنة الصين، تحدياً استراتيجياً كبيراً وخطراً محتملاً على الدول الصناعية كألمانيا.

الرواسب العالمية، والاستخراج، والمعالجة – الدور المهيمن للصين

على الرغم من أن العناصر الأرضية النادرة، كما ذُكر سابقًا، ليست نادرة جيولوجيًا بشكلٍ كبير، إلا أن تركيزاتها ذات الجدوى الاقتصادية موجودة في مواقع قليلة نسبيًا حول العالم. تقع أكبر الاحتياطيات المعروفة في الصين، التي يُقدّر أنها تمتلك حوالي 44 مليون طن من أكاسيد العناصر الأرضية النادرة. وتوجد احتياطيات أخرى مهمة في فيتنام (حوالي 22 مليون طن)، والبرازيل وروسيا (حوالي 21 مليون طن لكل منهما)، والهند (حوالي 6.9 مليون طن)، وأستراليا (حوالي 4 ملايين طن)، والولايات المتحدة الأمريكية (حوالي 1.8 مليون طن). كما تمتلك غرينلاند رواسب كبيرة أيضًا.

لعبت الصين دورًا رائدًا في إنتاج المعادن عالميًا لعقود. في عام 2021، بلغت حصة الصين من الإنتاج العالمي حوالي 61-64%، ومن المتوقع أن تصل إلى حوالي 70% في عام 2023. وتُعد الولايات المتحدة وميانمار وأستراليا من المنتجين المهمين الآخرين، ولكن بحصص سوقية أصغر بكثير. تاريخيًا، كانت الولايات المتحدة أكبر منتج حتى أواخر ثمانينيات القرن الماضي، قبل أن تُوسع الصين إنتاجها بشكل كبير مع مطلع الألفية الجديدة وتبدأ في الهيمنة على السوق.

تتجلى هيمنة الصين بشكلٍ أوضح في تكرير ومعالجة العناصر الأرضية النادرة، حيث تسيطر على نحو 90% من الطاقة الإنتاجية العالمية. وهذا يعني أن حتى مُركّزات العناصر الأرضية النادرة المُستخرجة من دول أخرى (مثل الولايات المتحدة الأمريكية أو أستراليا) غالباً ما تُنقل إلى الصين لفصلها وتكريرها. وتُعدّ هذه الخطوة - فصل العناصر الأرضية النادرة المتشابهة كيميائياً عن بعضها البعض وعن العناصر المصاحبة لها - عمليةً مُعقدة تقنياً وتتطلب استثمارات رأسمالية ضخمة.

لا يُعزى تفوق الصين إلى مواردها الجيولوجية الغنية فحسب، بل هو نتاج استراتيجية صناعية طويلة الأمد. في الماضي، انطوت هذه الاستراتيجية غالبًا على قبول معايير بيئية متدنية واستخدام الدعم الحكومي لتحقيق مركز مهيمن في السوق والحفاظ عليه. وقد أدى ذلك في كثير من الأحيان إلى عدم جدوى الإنتاج في الدول الغربية، ما أسفر عن إغلاق المناجم ومصانع المعالجة. في السنوات الأخيرة، عززت الصين صناعتها للمعادن الأرضية النادرة، مستخدمةً حصص التصدير والتعريفات الجمركية (تاريخيًا ومحتملًا في المستقبل) كآليات رقابية، مع التركيز بشكل متزايد على إنتاج منتجات ذات قيمة أعلى وخلق قيمة مضافة داخل حدودها. وكان من الخطوات المهمة حظر تصدير تقنيات معالجة المعادن الأرضية النادرة المستخدمة في صناعة المغناطيس في نهاية عام 2023، ما رسّخ اعتمادها التكنولوجي.

ثمة فرقٌ هامٌ آخر يتعلق بالعناصر الأرضية النادرة الخفيفة (LSEE) والثقيلة (HSEE). فبينما تُعدّ العناصر الخفيفة، مثل اللانثانوم والسيريوم، وفيرة نسبيًا وتُستخرج خارج الصين، فإنّ إمدادات بعض العناصر الثقيلة الحيوية، الضرورية لتطبيقات عالية الأداء كالمغناطيس الدائم (مثل الديسبروسيوم والتيربيوم)، تعتمد كليًا تقريبًا على الصين وميانمار المجاورة. هذا الاعتماد تحديدًا على العناصر الثقيلة، التي غالبًا ما توجد في أحجار امتصاص الأيونات التي يُعدّ استخراجها إشكاليًا بيئيًا، يُمثّل نقطةً حرجةً في سلسلة التوريد العالمية.

إنتاج واحتياطيات مناجم العناصر الأرضية النادرة العالمية حسب البلد (استنادًا إلى بيانات 2021/2022)

إنتاج واحتياطيات مناجم العناصر الأرضية النادرة عالميًا حسب الدولة (استنادًا إلى بيانات 2021/2022) – الصورة: Xpert.Digital

ملاحظة: قد تختلف الأرقام قليلاً باختلاف المصدر وسنة جمع البيانات. SEO = أكاسيد العناصر الأرضية النادرة. تختلف أرقام الاحتياطيات في الصين اختلافاً كبيراً بين المصادر.

تهيمن الصين على إنتاج المعادن الأرضية النادرة عالميًا، حيث استحوذت على ما يقارب 61-64% من الإنتاج العالمي في عام 2021، بواقع 168 ألف طن. وجاءت الولايات المتحدة في المرتبة الثانية بإنتاج 43 ألف طن (حصة سوقية تتراوح بين 15.5 و16%)، تلتها ميانمار بإنتاج 26 ألف طن (حصة سوقية تتراوح بين 7.5 و9.4%)، ثم أستراليا بإنتاج 22 ألف طن (حصة سوقية تتراوح بين 5.9 و8.0%). أما تايلاند، فقد أنتجت 8 آلاف طن (حصة سوقية تبلغ 2.9%). وسجلت فيتنام إنتاجًا منخفضًا بلغ حوالي 360 طنًا في عام 2021، وفقًا لبيانات DERA، على الرغم من أن هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) تُشير إلى أرقام أعلى. وتُسجل دول أخرى، مثل البرازيل وروسيا والهند، إنتاجًا منخفضًا حاليًا. وبلغ إجمالي الإنتاج العالمي ما يقارب 270 ألفًا إلى 280 ألف طن.

يختلف الوضع عند النظر إلى الاحتياطيات: تمتلك الصين ما يُقدّر بنحو 44 مليون طن من خام الحديد (36.7-63% من الاحتياطيات العالمية)، وفيتنام 22 مليون طن (18.3%)، والبرازيل وروسيا 21 مليون طن لكل منهما (17.5% لكل منهما). أما الهند فلديها 6.9 مليون طن (5.8%)، وأستراليا 4 ملايين طن (3.3%)، والولايات المتحدة الأمريكية 1.8 مليون طن (1.5%). تمتلك غرينلاند 1.5 مليون طن من الاحتياطيات (1.3%)، لكنها لا تُنتج حاليًا. ويُقدّر إجمالي الاحتياطيات العالمية من خام الحديد بما بين 120 و166 مليون طن.

تحليل اعتماد ألمانيا والاتحاد الأوروبي على الواردات الصينية

يؤدي هيمنة الصين على سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة العالمية إلى اعتماد كبير لألمانيا والاتحاد الأوروبي ككل على الواردات. وتشير بيانات حديثة صادرة عن المكتب الاتحادي للإحصاء إلى أن ألمانيا استوردت في عام 2024 ما يقارب 3400 طن من العناصر الأرضية النادرة مباشرة من الصين، وهو ما يمثل 65.5% من إجمالي وارداتها من هذه العناصر. أما بالنسبة للاتحاد الأوروبي ككل، فقد بلغت حصة الواردات المباشرة من الصين في عام 2024 نسبة 46.3% (6000 طن)، تليها روسيا بنسبة 28.4%، ثم ماليزيا بنسبة 19.9%.

يُعدّ هذا الاعتماد بالغ الأهمية، لا سيما بالنسبة لعناصر الأرض النادرة اللازمة لصناعة المغناطيسات عالية الأداء، مثل النيوديميوم والبراسيوديميوم والساماريوم. وقد استُوردت هذه العناصر بالكامل تقريبًا من الصين في عام 2024. وينطبق الأمر نفسه على المنتجات المُصنّعة. فعلى سبيل المثال، 84% من معادن الأرض النادرة المستوردة إلى ألمانيا، وما يقارب 85-94% من مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون المُنتجة عالميًا والمستوردة إلى ألمانيا، مصدرها الصين.

لهذه التبعية آثار اقتصادية كلية هامة. تشير التقديرات إلى أنه في عام 2022، اعتمد حوالي 22% من إجمالي القيمة المضافة لقطاع التصنيع في ألمانيا (ما يعادل 161 مليار يورو) على توافر العناصر الأرضية النادرة. وتشمل القطاعات الأكثر تأثراً صناعة المركبات الأخرى (67% من القيمة المضافة تعتمد على العناصر الأرضية النادرة)، وصناعة السيارات (65%)، وصناعة المنتجات الإلكترونية والبصرية (55%).

من المهم ملاحظة أن تسجيل منشأ العناصر الأرضية النادرة إحصائيًا قد يُقلل من تقدير الاعتماد الحقيقي على الصين. فإذا اقتصر التسجيل على بلد الشحن النهائي، فقد تُخفي مواقع المعالجة في دول أخرى المنشأ الصيني الأصلي للعناصر الأرضية النادرة الخام. على سبيل المثال، تُعد النمسا وإستونيا من الدول التي تُعالج الواردات الألمانية، وماليزيا مورد رئيسي للاتحاد الأوروبي. ومع ذلك، ونظرًا لهيمنة الصين على التكرير العالمي، فمن المرجح أن نسبة كبيرة من المواد الخام المُعالجة في هذه الدول مصدرها الصين. لذا، قد لا تعكس إحصاءات الاستيراد الرسمية المدى الكامل للترابط مع المصادر الصينية.

اعتماد ألمانيا والاتحاد الأوروبي على الصين في استيراد بعض العناصر الأرضية النادرة والمنتجات المصنعة (استناداً إلى بيانات 2023/2024)

اعتماد ألمانيا والاتحاد الأوروبي على الصين في استيراد بعض العناصر الأرضية النادرة والمنتجات المصنعة (استنادًا إلى بيانات عامي 2023/2024) – الصورة: Xpert.Digital

ملاحظة: تستند الأرقام إلى أحدث البيانات المتاحة، ومعظمها لعامي 2023/2024. قد تختلف النسب المئوية الدقيقة اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على مصدر البيانات ومنهجية المسح.

تعتمد ألمانيا والاتحاد الأوروبي بشكل كبير على الصين في استيراد العناصر الأرضية النادرة والمنتجات المصنعة، كما تُظهر البيانات الحديثة لعامي 2023 و2024. تستورد ألمانيا 65.5% من موادها الخام وأكاسيد العناصر الأرضية النادرة من الصين، بينما يقل اعتماد الاتحاد الأوروبي عليها بنسبة 46.3%. ومن بين الموردين الرئيسيين الآخرين لألمانيا النمسا (23.2%) وإستونيا (5.6%). أما الاتحاد الأوروبي، فيُنوّع مصادره بشكل أكبر، حيث يستورد أيضاً 28.4% من روسيا و19.9% ​​من ماليزيا.

يُعدّ هذا الاعتماد بالغ الأهمية، لا سيما بالنسبة للمنتجات المتخصصة. فالنيوديميوم والبراسيوديميوم والساماريوم، وهي عناصر أساسية في صناعة المغناطيس، تُستورد بالكامل تقريبًا من الصين. أما بالنسبة للمعادن الأرضية النادرة المُعالجة، فتتراوح حصة ألمانيا من الواردات الصينية بين 82 و84 بالمئة. وينطبق الأمر نفسه على المغناطيس الدائم المصنوع من النيوديميوم والحديد والبورون، حيث تستورد كل من ألمانيا والاتحاد الأوروبي ما بين 84 و94 بالمئة من احتياجاتهما من الصين. وتلعب اليابان دورًا محوريًا باعتبارها البديل الوحيد، إذ تُساهم بنحو 10 بالمئة من الإنتاج العالمي.

يبلغ الاعتماد ذروته مع العناصر الأرضية النادرة الثقيلة، إذ يستورد الاتحاد الأوروبي 100% من احتياجاته من هذه العناصر، مثل الديسبروسيوم والتيربيوم، من الصين. أما بالنسبة للعناصر الأرضية النادرة الخفيفة كالسيريوم والنيوديميوم والبراسيوديميوم، فإن 69% من واردات الاتحاد الأوروبي تأتي أيضاً من الصين.

المخاطر الاقتصادية والجيوسياسية للتبعية

يشكل تركيز سلسلة التوريد في جنوب شرق أوروبا بشكل كبير على الصين مخاطر اقتصادية وجيوسياسية جسيمة على ألمانيا والاتحاد الأوروبي. ففي الماضي، استخدمت الصين مرارًا وتكرارًا موقعها المهيمن في السوق للتأثير على الأسعار وتوظيف الإمدادات كأداة سياسية.

من الأمثلة المعروفة على ذلك تقليص صادرات جنوب شرق أوروبا إلى اليابان عام 2010 خلال نزاع حدودي. وقد أبرزت التطورات الأخيرة، مثل فرض الصين قيودًا على صادرات بعض المعادن والمغناطيسات من جنوب شرق أوروبا في أبريل 2025، هشاشة الصناعات الغربية. وأدت هذه الإجراءات إلى ارتفاعات كبيرة في الأسعار في السوق العالمية خارج الصين - حيث وصل سعر أكسيد الديسبروسيوم، على سبيل المثال، إلى 300 دولار أمريكي للكيلوغرام - وهددت بتوقف الإنتاج في صناعة السيارات الألمانية في غضون أربعة إلى ستة أسابيع، مع تناقص المخزونات بسرعة.

تُهدد اضطرابات الإمداد أو الارتفاعات الحادة في الأسعار القدرة التنافسية للصناعات الألمانية الرئيسية، لا سيما في مجالات التنقل الكهربائي والطاقات المتجددة والتكنولوجيا المتقدمة، وقد تُعيق بشدة تحقيق أهداف التحول الطموحة في قطاعي الطاقة والنقل، فضلاً عن التحول الرقمي. هذا الاعتماد متعدد الأبعاد، فهو لا يؤثر على استخراج المواد الخام فحسب، بل يؤثر، وبشكل أكثر أهمية، على التكرير وإنتاج المنتجات الوسيطة كالمغناطيس الدائم. وحتى في حال توفر المواد الخام من مصادر أخرى، فإن القدرات التصنيعية اللازمة خارج الصين لتحويلها إلى المعادن أو السبائك عالية النقاء المطلوبة غالباً ما تكون غير متوفرة. هذا يعني أن تنويع إنتاج المناجم وحده لن يحل مشكلة الاعتماد الأساسي في الجزء الأوسط من سلسلة القيمة. لذا، يُعد تطوير قدرات التكرير والتصنيع المحلية في أوروبا عائقاً بالغ الأهمية، تماماً كعملية استخراج المواد الخام نفسها.

الآثار البيئية والاجتماعية لاستخراج ومعالجة النفط والغاز في جنوب شرق أوروبا على مستوى العالم

يرتبط استخراج ومعالجة العناصر الأرضية النادرة بمشاكل بيئية واجتماعية جسيمة، تتركز غالباً في بلدان التعدين والإنتاج. ويؤدي التعدين في كثير من الأحيان إلى دمار بيئي هائل، يشمل تآكل التربة، وتلوث مصادر المياه باستخدام المواد الكيميائية (مثل الأحماض والقلويات) والمعادن الثقيلة، وتلوث الهواء بالغبار والغازات السامة، وتدمير أشكال الحياة الطبيعية وفقدان التنوع البيولوجي. كما أن استهلاك المياه والطاقة مرتفع للغاية في هذه العمليات.

تُعدّ مشكلة وجود العناصر النزرة المشعة، مثل الثوريوم واليورانيوم، بكثرة في العناصر الأرضية النادرة مشكلةً خاصة. إذ تُنتج معالجة هذه العناصر كمياتٍ كبيرة من المخلفات، حيث يُقدّر أن إنتاج طن واحد منها يُنتج حوالي 2000 طن من الصخور النفايات ومخلفات المعالجة، بما في ذلك ما يصل إلى 1.4 طن من النفايات المشعة. ويؤدي التخزين غير السليم لهذه المخلفات، كما هو الحال في بحيرة المخلفات الضخمة في منجم بيان أوبو في الصين، إلى تلوث التربة والمياه الجوفية على المدى الطويل.

تُعدّ الآثار الاجتماعية في مناطق التعدين وخيمة أيضاً، وتشمل مخاطر صحية جسيمة على العمال والسكان المحليين، كالتّعرض للغبار (داء الرئة الغباري في باوتو) أو التلامس مع المواد السامة. كما يشيع تهجير المجتمعات، والنزاعات على الأراضي، وانتهاكات حقوق الإنسان. وينتشر الفساد وعدم كفاية إجراءات السلامة بشكل خاص في البلدان ذات المعايير البيئية والاجتماعية المتدنية.

في الماضي، قبلت الصين بمعايير بيئية متدنية، وتغاضت في كثير من الأحيان عن المشاكل المصاحبة لها سعيًا منها لتحقيق الهيمنة على السوق. ومؤخرًا، تشير الدلائل إلى أن الصين تحاول نقل أكثر مراحل الإنتاج ضررًا بالبيئة إلى دول مجاورة مثل ميانمار. ورغم أن هذا التحويل للتكاليف البيئية والاجتماعية قد خفض تكاليف الإنتاج للصناعات الغربية على المدى القصير، إلا أنه أدى إلى معضلات أخلاقية وإخراج التكاليف الحقيقية لإنتاج جنوب شرق أوروبا إلى الخارج على المدى الطويل. لذا، يجب أن تراعي استراتيجية الإمداد المستدام لألمانيا وأوروبا هذه الجوانب وتستوعبها، بدلًا من مجرد نقل المشاكل جغرافيًا. وعليه، يجب أن يتم تطوير وتنفيذ قدرات الاستخراج والمعالجة المحلية الأوروبية بما يتوافق مع أعلى المعايير البيئية والاجتماعية، الأمر الذي يؤثر بدوره على الجدوى الاقتصادية لمثل هذه المشاريع.

استفد من خبرة Xpert.Digital الواسعة والمتعددة الجوانب في باقة خدمات شاملة | البحث والتطوير، والواقع الممتد، والعلاقات العامة، وتحسين الظهور الرقمي - الصورة: Xpert.Digital

تتمتع شركة Xpert.Digital بمعرفة متعمقة في مختلف القطاعات، مما يُمكّننا من تطوير استراتيجيات مُصممة خصيصًا لتتوافق بدقة مع متطلبات وتحديات قطاع السوق الخاص بكم. ومن خلال التحليل المستمر لاتجاهات السوق ومتابعة تطورات القطاع، نستطيع اتخاذ إجراءات استباقية وتقديم حلول مبتكرة. إن الجمع بين الخبرة والكفاءة يُولّد قيمة مضافة ويمنح عملاءنا ميزة تنافسية حاسمة.

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• استفد من خبرة Xpert.Digital في 5 مجالات في باقة واحدة - ابتداءً من 500 يورو شهريًا فقط

أساليب البحث والتطوير للحد من الاعتماد

نظراً للاعتماد الكبير على العناصر الأرضية النادرة والمخاطر المرتبطة بها، تُعدّ جهود البحث والتطوير المكثفة ضرورية لإيجاد حلول بديلة وتعزيز أمن الإمدادات على المدى الطويل لألمانيا وأوروبا. وتركز أنشطة البحث والتطوير بشكل أساسي على ثلاثة مجالات: الاستبدال وتحسين الكفاءة، وإعادة التدوير والاقتصاد الدائري، وتطوير واستخراج مصادر جديدة للمواد الخام الأولية والثانوية بشكل مستدام.

الاستبدال والكفاءة

يُعدّ استبدال العناصر الأرضية النادرة بمواد أخرى أو استخدام تقنيات لا تتطلبها إطلاقاً نهجاً بحثياً رئيسياً. وفي الوقت نفسه، تُبذل جهودٌ حثيثةٌ لاستخدام هذه العناصر بكفاءة أكبر بهدف تقليل الكمية المطلوبة لكل وحدة تطبيق.

مواد بديلة للمغناطيس

تُعدّ المغناطيسات الدائمة، وخاصة مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون، من أهم تطبيقات تقنية SEE، وهي تمثل عائقًا رئيسيًا. ويركز البحث هنا على عدة فئات من المواد البديلة

• مغناطيس نتريد الحديد (FeN): يُعتبر هذا النوع من المغناطيس بديلاً واعداً خالياً من الانبعاثات الثانوية. تقود شركة نيرون ماغنيتكس الأمريكية جهود تسويق مغناطيس FeN، وتقوم حالياً بإنشاء مصنع إنتاج في ولاية مينيسوتا الأمريكية، بدعم من التمويل الحكومي. كما تموّل وكالة مشاريع البحوث المتقدمة في مجال الطاقة (ARPA-E) في الولايات المتحدة الأمريكية مشاريع بحثية حول مغناطيس FeN.
• المغناطيسات القائمة على المنغنيز: تخضع سبائك مثل المنغنيز-البزموت (MnBi) والمنغنيز-الألومنيوم (MnAl) لأبحاث مكثفة. وقد طوّر مختبر أميس في الولايات المتحدة الأمريكية مغناطيسات MnBi تتميز بخصائص ممتازة عند درجات الحرارة العالية، ويجري اختبارها حاليًا في المحركات بالتعاون مع شركاء صناعيين. كما تُجرى أبحاث على MnBi في أوروبا، على سبيل المثال في معاهد نمساوية وألمانية، مع التركيز على عمليات تصنيع مُحسّنة مثل التواء الضغط العالي (HPT) والتلدين الحراري المغناطيسي.
• سبائك عالية الإنتروبيا (HEA): يتم أيضًا دراسة هذه الفئة من المواد لإمكاناتها في التطبيقات المغناطيسية، ولكنها غالبًا ما لا تزال في مرحلة مبكرة من البحث.
• "مغناطيسات الفجوة": الهدف هو تطوير مغناطيسات تسد الفجوة في الأداء والتكلفة بين مغناطيسات الفريت الرخيصة ومغناطيسات SEE عالية الأداء. يُعتبر MnBi مرشحًا محتملاً في هذا السياق.

يُعدّ تطوير المغناطيسات الخالية من الانبعاثات الثانوية سباقاً عالمياً. فبينما تتخذ الولايات المتحدة الأمريكية خطوات ملموسة نحو الإنتاج التجريبي والتسويق التجاري، لا سيما فيما يتعلق بمغناطيسات FeN وMnBi، يتعين على أوروبا تكثيف جهودها لتجنب التخلف عن الركب التكنولوجي ومنع الوقوع في تبعية جديدة، هذه المرة للولايات المتحدة، فيما يخص تقنيات المغناطيسات الخالية من الانبعاثات الثانوية.

مواد بديلة للمحفزات

يلعب السيريوم، وهو عنصر أرضي نادر خفيف، دورًا هامًا في المحولات الحفزية ثلاثية الاتجاه لتنقية غازات عادم السيارات. ويركز البحث في هذا المجال بشكل أقل على الاستبدال الكامل للسيريوم، كونه أحد العناصر الأرضية النادرة الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة، وأكثر على تقليل استخدام معادن مجموعة البلاتين الأكثر تكلفة وأهمية، مثل البلاتين والبلاديوم والروديوم.

• وتشمل الأساليب تطوير محفزات نحاسية يمكنها أن تقلل بشكل كبير من محتوى المعادن النفيسة.
• تهدف الأبحاث التي تهدف إلى تحسين جزيئات أكسيد السيريوم النانوية إلى زيادة كفاءتها في المحفزات وبالتالي تقليل استخدام المواد.
• تقوم جامعة دارمشتات التقنية بإجراء أبحاث حول اعتماد الفوسفورات القائمة على السيريوم على الأكسجين، وهو أمر قد يكون ذا صلة أيضًا بفهم كيمياء السيريوم في المحفزات.

في مجال المحفزات المستخدمة في السيارات، لا يكمن الدافع الرئيسي لأبحاث الاستبدال في توافر السيريوم بقدر ما يكمن في تكلفة وأهمية مضخات البروتونات (PGMs). وعادةً ما يكون استبدال السيريوم نفسه أقل أهمية من استبدال العناصر الثقيلة ذات التأثير الإلكتروني الانتقائي (SEEs) في المغناطيسات، على سبيل المثال.

مواد بديلة للفوسفور

يُعدّ اليوروبيوم والتيربيوم والإيتريوم عناصر أساسية لجودة الألوان وكفاءة مصابيح LED والشاشات. وتجري الأبحاث حاليًا للبحث عن بدائل خالية من الانبعاثات الشمسية

• النقاط الكمومية: بلورات نانوية شبه موصلة (مثل تلك القائمة على الكادميوم أو الإنديوم أو البيروفسكايت أو كبريتيد النحاس والإنديوم) قادرة على إصدار ضوء بكفاءة عالية بألوان محددة، ويجري البحث فيها كبديل واعد للفوسفورات ذات الانبعاثات الثانوية في شاشات العرض والإضاءة. مع ذلك، تشمل التحديات سمية بعض مواد النقاط الكمومية (خاصةً تلك التي تحتوي على الكادميوم)، واستقرارها على المدى الطويل في ظروف التشغيل، وتكلفة الإنتاج الضخم.
• الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLEDs): هذه تقنية راسخة وخالية من SEE للشاشات، ولكن يتم إجراء أبحاث مستمرة على المواد لتحسين الكفاءة والعمر الافتراضي والتكلفة.
• مواد الفوسفور الجديدة: تُجرى أبحاث على مواد فوسفور غير عضوية جديدة إما تستغني تمامًا عن عناصر الطاقة الحرجة أو تقلل من نسبتها. غالبًا ما يتضمن ذلك تحسين الأنظمة الحالية (مثلًا، عن طريق تطعيمها بعناصر أقل أهمية أو تحسين كفاءتها الكمية) بدلًا من استبدالها بالكامل.

رغم التقدم المحرز في استخدام مواد الفوسفور البديلة مثل النقاط الكمومية، إلا أن التخلص التام من الفوسفور القائم على انبعاثات الإلكترونات الثانوية، لا سيما في التطبيقات التي تتطلب أعلى جودة لونية وكفاءة، لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا. ويتجه التوجه غالبًا نحو زيادة الكفاءة وتقليل محتوى انبعاثات الإلكترونات الثانوية بدلًا من الاستبدال الكامل بمواد جديدة كليًا.

تقليل متطلبات الانبعاثات من خلال كفاءة استخدام المواد وتغييرات التصميم

إلى جانب الاستبدال، يعد تقليل متطلبات SEE المحددة لكل تطبيق عاملاً مهماً.

• كجزء من المشروع الرائد "أهمية العناصر الأرضية النادرة"، طورت معاهد فراونهوفر تقنيات لتقليل الحاجة إلى النيوديميوم والديسبروسيوم في المغناطيس الدائم بشكل كبير من خلال عمليات التصنيع المحسنة (على سبيل المثال، التصنيع شبه النهائي لتجنب فقدان المواد)، والمواد المغناطيسية البديلة، والتصميم الصديق لإعادة التدوير للمحركات الكهربائية - ربما إلى خُمس القيمة الحالية.
• يمكن للتحسينات البناءة للمحركات الكهربائية، مثل تحسين التبريد، أن تخفض درجة حرارة التشغيل وبالتالي تقلل الحاجة إلى عناصر تثبيت درجات الحرارة العالية مثل الديسبروسيوم.
• بشكل عام، يعد تطوير المنتجات التي تتطلب كميات أقل من المواد الخام الأساسية منذ البداية جانبًا مهمًا من جوانب كفاءة استخدام الموارد.

غالباً ما تمثل كفاءة استخدام المواد والابتكارات التصميمية حلولاً أكثر عملية وجدوى اقتصادية على المدى القصير إلى المتوسط ​​من الاستبدال الكامل بمواد جديدة كلياً، والتي يتطلب تطويرها وقتاً طويلاً وتكلفة باهظة ومخاطر عالية. ومع ذلك، يمكن لهذه التحسينات التدريجية، مجتمعة، أن تُسهم إسهاماً كبيراً في الحد من المخاطر.

إعادة التدوير والاقتصاد الدائري

إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة من المنتجات القديمة ونفايات الإنتاج هي ركيزة أساسية أخرى لتقليل الاعتماد على الاستيراد والحفاظ على الموارد الأولية.

تقنيات إعادة التدوير الحالية وجدواها الاقتصادية

توجد طرق تكنولوجية مختلفة لإعادة تدوير الانبعاثات الإلكترونية الثانوية، وخاصة من المغناطيس الدائم (مثل NdFeB) والبطاريات:

• العمليات الهيدروميتالورجية: في هذه العملية، تُستخلص المعادن بشكل انتقائي من المحلول، غالباً بعد معالجة المواد مسبقاً بالأحماض. هذه طريقة راسخة في معالجة الخامات، وهي قابلة للتطبيق من حيث المبدأ على العديد من التركيبات المغناطيسية.
• العمليات الحرارية المعدنية: في هذه العمليات، تُصهر المواد عند درجات حرارة عالية، مما يسمح بتراكم العناصر النادرة الثانوية في الخبث. لا تُنتج هذه العمليات مياه صرف صحي، وقد تتضمن خطوات معالجة أقل من الطرق الهيدروميتالورجية.
• الاستخلاص في الطور الغازي والعمليات الكهروكيميائية: هذه طرق أخرى لفصل واستعادة SEE.
• التقصف الهيدروجيني (معالجة خردة المغناطيس بالهيدروجين، HPMS): في هذه العملية، تُعرَّض مغناطيسات NdFeB للهيدروجين، مما يؤدي إلى تقصفها وتفتتها إلى مسحوق. يمكن بعد ذلك استخدام هذا المسحوق مباشرةً لتصنيع مغناطيسات جديدة (إعادة تدوير المواد) أو لمزيد من المعالجة الكيميائية.

مع ذلك، لا تزال الجدوى الاقتصادية لإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة تشكل عائقًا رئيسيًا. فهي تعتمد بشكل كبير على الأسعار الحالية لهذه العناصر الأولية، وتركيز العناصر القيّمة (خاصةً العناصر الثقيلة مثل الديسبروسيوم) في النفايات، وتكاليف جمعها وتفكيكها ومعالجتها. بالنسبة للعديد من المنتجات المنتهية الصلاحية، كالهواتف الذكية، تكون كمية العناصر الأرضية النادرة المستخدمة ضئيلة للغاية لدرجة أن إعادة تدويرها غالبًا ما تكون غير مربحة. ونتيجةً لذلك، تتراوح معدلات إعادة تدوير هذه العناصر في أوروبا حاليًا بين 10% أو أقل.

المشاكل الرئيسية هي:

• معدلات جمع منخفضة وغير فعالة: العديد من المنتجات التي تحتوي على نفايات سائلة لا تدخل في مسارات إعادة التدوير الرسمية.
• تفكيك معقد: غالبًا ما تكون مكونات SEE مدمجة بشكل دائم في المنتجات ويصعب الوصول إليها. التفكيك اليدوي يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا.
• تدفقات المواد غير المتجانسة: يختلف تكوين النفايات الإلكترونية وأجزاء النفايات الأخرى اختلافًا كبيرًا، مما يجعل تطوير عمليات إعادة التدوير الموحدة أمرًا صعبًا.
• متطلبات النقاء العالي: لإعادة الاستخدام في التطبيقات عالية الأداء، غالبًا ما تحتاج المواد المعاد تدويرها إلى مستويات نقاء عالية جدًا، مما يزيد من تكلفة المعالجة.

تواجه الجدوى الاقتصادية لإعادة تدوير النفايات الإلكترونية والكهربائية معضلةً عويصة: فقلة كميات النفايات المجمعة وتعقيد العمليات التكنولوجية وعدم اكتمال نضجها يجعلان إعادة التدوير مكلفة، مما يعيق بدوره الاستثمار في مصانع أكبر وإجراء المزيد من البحوث. وبدون وفورات الحجم، والتقدم التكنولوجي في أتمتة عمليات التفكيك والفصل، والأطر التنظيمية الداعمة (مثل حصص إعادة التدوير الملزمة، ومتطلبات تصميم المنتجات القابلة لإعادة التدوير - "التصميم من أجل إعادة التدوير")، يبقى إنشاء صناعة شاملة ومجدية اقتصاديًا لإعادة تدوير النفايات الإلكترونية والكهربائية تحديًا كبيرًا.

التقدم والتحديات في بناء بنية تحتية أوروبية لإعادة التدوير

على الرغم من التحديات، هناك تقدم ملحوظ في بناء بنية تحتية أوروبية لإعادة تدوير الطاقة المتجددة في جنوب شرق أوروبا. وفي إطار قانون المواد الخام الحيوية، وضع الاتحاد الأوروبي هدفاً طموحاً يتمثل في تلبية ما لا يقل عن 25% من طلبه السنوي على المواد الخام الحيوية من خلال إعادة التدوير بحلول عام 2030.

تم إنشاء العديد من المصانع التجريبية والمبادرات التجارية الأولية أو هي في مراحل التخطيط في أوروبا:

• شركة هيرايوس ريموي (بيترفيلد، ألمانيا): في مايو 2024، افتتحت الشركة أكبر مصنع لإعادة تدوير المغناطيسات الأرضية النادرة في أوروبا. تبلغ الطاقة الإنتاجية الأولية للمصنع 600 طن من المغناطيسات الخردة سنويًا، ويمكن زيادتها إلى 1200 طن على المدى المتوسط. ومن المتوقع أن تُسهم التقنية المستخدمة في خفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 80% مقارنةً بالاستخراج الأولي.
• شركة كارستر/كاريماج (لاك، فرنسا): تخطط الشركة لبناء مصنع ضخم لتكرير وإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة، ومن المقرر أن يبدأ تشغيله في نهاية عام 2026. ويهدف المصنع إلى معالجة 2000 طن من خردة المغناطيس و5000 طن من مركزات العناصر الأرضية النادرة الأولية سنويًا، مع التركيز على استخلاص العناصر الأرضية النادرة الخفيفة والثقيلة مثل النيوديميوم والبراسيوديميوم والديسبروسيوم والتيربيوم. وقد صنفت المفوضية الأوروبية هذا المشروع كمشروع استراتيجي.
• شركة Mkango Resources / HyProMag: تقوم بتطوير مصانع إعادة التدوير في المملكة المتحدة (عبر شركة HyProMag Ltd) وتخطط لإنشاء مصنع في بولاوي، بولندا (عبر شركة Mkango Polska)، والذي تم الاعتراف به أيضًا كمشروع استراتيجي للاتحاد الأوروبي. غالبًا ما تستخدم هذه المشاريع عملية HPMS.
• مشروع LIFE INSPIREE (إيطاليا): مشروع ممول من الاتحاد الأوروبي يهدف إلى استخلاص ما يصل إلى 700 طن من العناصر النادرة (النيوديميوم، والبلاديوم، والديسبروسيوم) سنوياً من مغناطيسات النفايات الإلكترونية على نطاق صناعي. ويتمثل الهدف طويل الأجل (بحلول عام 2040) في الوصول إلى طاقة إنتاجية تتجاوز 20,000 طن سنوياً.

تُظهر هذه المبادرات الجهود المبذولة على المستويين البحثي والصناعي لإرساء اقتصاد دائري لنفايات العناصر الأرضية النادرة والطاقة الشمسية في أوروبا. مع ذلك، فإن بناء بنية تحتية أوروبية شاملة ومتنوعة ومجدية اقتصاديًا لإعادة تدوير هذه العناصر عملية طويلة الأمد، تتطلب استثمارات كبيرة ومستمرة في تطوير التكنولوجيا وأنظمة الجمع والخدمات اللوجستية، فضلًا عن التغلب على تحديات التوسع من المحطات التجريبية (التي غالبًا ما تكون في مستوى نضج تكنولوجي 6-7) إلى التطبيقات الصناعية واسعة النطاق. في هذا السياق، تُعتبر أهداف إعادة التدوير التي حددها الاتحاد الأوروبي طموحة للغاية.

المشاريع البحثية الألمانية والأوروبية ونتائجها/إمكاناتها (حتى عام 2024/2025)

يشهد مجال البحث العلمي في ألمانيا وأوروبا نشاطاً كبيراً في مجال إعادة تدوير واستبدال النفايات الإلكترونية، بدعم من المؤسسات البحثية وبرامج التمويل الوطنية والأوروبية.

• جمعية فراونهوفر: تقدم معاهد مختلفة مساهمات مهمة.
  • يُعدّ معهد فراونهوفر لإعادة التدوير واستراتيجية الموارد (IWKS) رائدًا في تطوير تقنيات إعادة تدوير مغناطيس النيوديميوم والحديد والبورون. وتستفيد مشاريع مثل FUNMAG (إعادة تدوير المغناطيسات للتنقل الكهربائي) وRecyPer (إنتاج أنواع محددة من المغناطيسات من تيارات نفايات المغناطيس المختلطة) من عمليات مثل التقصف الهيدروجيني (HPMS) وتُحسّنها. كما تُشكّل إعادة تدوير المغناطيسات من توربينات الرياح محورًا رئيسيًا للبحث.
  • يقوم معهد فراونهوفر للهندسة البينية والتكنولوجيا الحيوية (IGB) بإجراء أبحاث حول العمليات التكنولوجية الحيوية لاستعادة SEE.
  • وضع مشروع فراونهوفر الرائد المكتمل "أهمية العناصر الأرضية النادرة" أسساً مهمة للاستبدال وتحسين الكفاءة وإعادة التدوير.
• جمعية هيلمهولتز:
  • يُعدّ معهد هيلمهولتز فرايبيرغ لتكنولوجيا الموارد (HIF) التابع لمركز هيلمهولتز دريسدن روسندورف (HZDR) نشطًا للغاية أيضًا. يعمل مشروع BioKollekt على تطوير أساليب التكنولوجيا الحيوية (مثل استخدام الببتيدات) للاستخلاص الانتقائي للمعادن، بما في ذلك العناصر الأرضية النادرة، من تيارات المواد المعقدة كالنفايات الإلكترونية. أما مشروع Renare (جزء من مشروع H2Giga الرائد) فيبحث في إعادة تدوير المواد الخام الحيوية، بما في ذلك العناصر الأرضية النادرة، من أجهزة التحليل الكهربائي باستخدام عمليات التعويم المبتكرة وعمليات استخلاص الجسيمات السائلة-السائلة.
• المشاريع الممولة من الاتحاد الأوروبي:
  • كان مشروع SUSMAGPRO (الذي اكتمل في نوفمبر 2023) مشروعًا رائدًا لإنشاء سلسلة توريد أوروبية لإعادة تدوير مغناطيسات SEE. وقد أثبت بنجاح إنتاج واستخدام المغناطيسات المعاد تدويرها في مكبرات الصوت والمحركات الكهربائية.
  • يعتمد مشروع REEsilience (الذي يستمر حتى عام 2026) على نتائج مشروع SUSMAGPRO ويهدف إلى إنشاء سلسلة توريد أوروبية مرنة لمغناطيسات SEE، بما في ذلك من خلال تطوير أدوات برمجية لتحسين استخدام المواد الثانوية وتقنيات تصنيع السبائك ومعالجة المساحيق المحسنة.
  • يُعدّ مشروعا GREENE وHARMONY من أحدث مشاريع الاتحاد الأوروبي التي بدأت في عام 2024. يركز مشروع GREENE على تقليل محتوى العناصر الإلكترونية الثانوية في المغناطيس من خلال إعادة تصميم مبتكرة للبنية المجهرية. ويهدف مشروع HARMONY إلى إنشاء حلقة تجريبية لإعادة تدوير المغناطيس الدائم من تطبيقات متنوعة (توربينات الرياح، والمحركات الكهربائية، والنفايات الإلكترونية).
  • وتشمل المشاريع الأخرى ذات الصلة مشروع REMANENCE (المكتمل، استعادة مغناطيس NdFeB)، ومشروع SecREEts (استخراج العناصر الأرضية النادرة من صخور الفوسفات في إنتاج الأسمدة)، ومشروع EURARE المكتمل، الذي وضع الأسس لصناعة العناصر الأرضية النادرة الأوروبية وقام بتقييم الرواسب الأوروبية.
• أصحاب المصلحة الآخرون: يقوم معهد Öko-Institut بانتظام بإجراء الدراسات ووضع الخطط الاستراتيجية للإدارة المستدامة للموارد في جنوب شرق أوروبا، مع لعب إعادة التدوير دورًا محوريًا.

يتسم المشهد البحثي في ​​ألمانيا وأوروبا بالديناميكية، إذ يُغطي سلسلة القيمة بأكملها، بدءًا من الاستبدال وإعادة التدوير وصولًا إلى أساليب الاستخلاص البديلة. ويتضح جليًا تطورٌ ملحوظ، ينتقل من البحوث الأساسية إلى المشاريع التجريبية التطبيقية والنهج التجارية الأولية. ويُعدّ ربط المؤسسات البحثية المتميزة بالقطاع الصناعي، فضلًا عن التمويل المُوجّه عبر البرامج الوطنية والأوروبية، من العوامل المحورية في هذه العملية. مع ذلك، يبقى التحدي الأكبر هو نقل نتائج البحوث بنجاح إلى تطبيقات صناعية واسعة النطاق، وتوسيع نطاقها لتصبح عمليات مجدية اقتصاديًا (تجاوز "وادي الموت" للابتكار). ويُعدّ إثبات الجدوى التقنية على مستوى مناسب (مستويات عالية من جاهزية التكنولوجيا) بنفس أهمية تطوير نماذج أعمال قابلة للتطبيق.

تطوير واستخراج مستدام للموارد الجديدة

بالإضافة إلى الاستبدال وإعادة التدوير، يُعد تطوير مصادر جديدة للمواد الخام الأولية والثانوية لبنة أساسية مهمة لتنويع إمدادات جنوب شرق أوروبا.

إمكانات رواسب جنوب شرق أوروبا

تمتلك أوروبا رواسب جنوب شرق أوروبا ذات أهمية جيولوجية، ولكنها لم تُستغل إلى حد كبير حتى الآن.

• السويد: يُعتبر منجم بير غايير بالقرب من كيرونا، الذي تستكشفه شركة التعدين الحكومية LKAB، أكبر منجم معروف في أوروبا، إذ يحتوي على أكثر من مليون طن من أكاسيد العناصر الأرضية النادرة. وتخطط LKAB لبدء التعدين في عام 2027، مع العلم أنه من غير المتوقع الوصول إلى الطاقة الإنتاجية الكاملة قبل 10 إلى 15 عامًا أخرى. يحتوي خام بير غايير على ما يقارب 0.2% من أكاسيد العناصر الأرضية النادرة، بالإضافة إلى الحديد والفوسفات. ومنجم نورا كار السويدي المهم الآخر، الغني بشكل خاص بالعناصر الأرضية النادرة الثقيلة.
• النرويج: يُعتبر مجمع الكربوناتيت في مستنقعات جنوب النرويج أكبر رواسب العناصر الأرضية النادرة المحتملة في أوروبا. وتشير التقديرات إلى وجود رواسب إجمالية من هذه العناصر تبلغ 8.8 مليون طن، منها حوالي 1.5 مليون طن ذات أهمية مغناطيسية. وتقوم شركة "Rare Earths Norway" (REN) باستكشاف المنطقة، وتعتبر التعدين فيها واقعياً بدءاً من عام 2030، ما قد يغطي 10% من الطلب الأوروبي.
• فنلندا: يتمتع منجم سوكلي للفوسفات في لابلاند أيضًا بإمكانية استخراج العناصر الأرضية النادرة كمنتج ثانوي.
• غرينلاند: تحتوي رواسب مثل كفانيفيلد، وكريغليرن، وسارفارتوك على موارد كبيرة في جنوب شرق أوروبا. ومع ذلك، فإن التنمية محفوفة بتحديات كبيرة، بما في ذلك ارتفاع تكاليف البنية التحتية، والظروف المناخية القاسية، ونقص العمالة الماهرة، وإجراءات الترخيص المعقدة.
• مواقع أخرى: توجد أيضًا مواقع أصغر أو أقل دراسة في ألمانيا (على سبيل المثال، ستوركويتز في ساكسونيا، والتي تعتبر غير اقتصادية، والطين البافاري ذو التركيزات المنخفضة)، واليونان وإسبانيا.

مع ذلك، يواجه تطوير هذه الرواسب الأوروبية عقبات كبيرة. تشمل هذه العقبات ارتفاع تكاليف الاستثمار والتشغيل مقارنةً بالمنتجين الراسخين كالصين، وإجراءات الترخيص المطولة والمعقدة (التي تستغرق عادةً من 10 إلى 15 عامًا)، واللوائح البيئية الصارمة (خاصةً فيما يتعلق بالمواد المشعة النزرة كالثوريوم واليورانيوم)، وضرورة الحصول على موافقة الرأي العام لمشاريع التعدين. ورغم أن هذه الرواسب قد تُسهم في التنويع على المدى البعيد، إلا أنها لا تُقدم حلًا سريعًا للاعتماد الحالي على الموارد. لذا، تُعدّ استراتيجية انتقالية تعتمد على إعادة التدوير والاستبدال وتنويع مصادر الاستيراد الحالية ضرورية.

تقييم رواسب مختارة من جنوب شرق أوروبا - الإمكانات، والجدوى الاقتصادية، والجوانب البيئية، والجدول الزمني

تقييم رواسب مختارة من جنوب شرق أوروبا - الإمكانات، والجدوى الاقتصادية، والجوانب البيئية، والجدول الزمني - الصورة: Xpert.Digital

يكشف تقييم رواسب مختارة من العناصر الأرضية النادرة في أوروبا عن مراحل تطوير وإمكانات متفاوتة. يُشغّل منجم بير غايير/كيرونا السويدي من قبل شركة LKAB المملوكة للدولة، وهو حاليًا في مرحلة الاستكشاف، مع انتظار تقديم طلب ترخيص. وبموارد تُقدّر بأكثر من مليون طن من العناصر الأرضية النادرة، ونسبة أعلى من العناصر الأرضية النادرة الخفيفة، يُمكن أن يبدأ التعدين في وقت مبكر من عام 2027، على الرغم من أن الإنتاج الكامل لن يُبلغ قبل 10 إلى 15 عامًا أخرى. وبينما يُعدّ المنجم مجديًا اقتصاديًا كمنتج ثانوي لتعدين الحديد والفوسفات، إلا أنه يتطلب استثمارًا كبيرًا. وتشمل التحديات الآثار المشعة، واستخدام الأراضي، وكسب قبول شعب سامي.

تتولى شركة "Rare Earths Norway" تطوير مجمع الكربوناتيت في مستنقعات النرويج، وهو في مراحل متقدمة من الاستكشاف. وبموارد تُقدّر بنحو 8.8 مليون طن، منها 1.5 مليون طن من خام الكربوناتيت المغناطيسي البحري، يُمكن بدء التعدين اعتبارًا من عام 2030، ما قد يُغطي 10% من احتياجات الاتحاد الأوروبي. ولا يزال التقييم الاقتصادي جاريًا، ويتطلب المشروع استثمارات كبيرة. وتشمل المخاوف البيئية الإشعاع الناتج عن الثوريوم والأثر البيئي لعمليات التعدين والمعالجة.

يُعد مشروع نورا كار التابع لشركة تاسمان ميتالز في السويد غنيًا بالعناصر الأرضية النادرة الثقيلة، وهو حاليًا في طور الحصول على التراخيص اللازمة. وباعتباره مشروعًا طويل الأجل ذو جدول زمني غير محدد، فإن جدواه الاقتصادية تعتمد على أسعار هذه العناصر وتقنيات معالجتها. وتُشكل اللوائح البيئية والنزاعات المتعلقة باستخدام الأراضي تحديات إضافية.

يُوفر منجم سوكلي الفنلندي، المملوك لمجموعة المعادن الفنلندية، إمكاناتٍ هائلةً لإنتاج الفوسفات المتجدد منخفض الانبعاثات، بالإضافة إلى رواسب كبيرة من الفوسفات المتجدد منخفض الانبعاثات. وباعتباره خيارًا طويل الأجل للمنتجات الثانوية، فإن جدواه الاقتصادية تعتمد على سوق الفوسفات وتقنية استخلاص الفوسفات منخفض الانبعاثات. ويُعدّ دمجه في عمليات التعدين القائمة وإدارة النفايات من الاعتبارات الأساسية.

يحتوي منجم كفانيفيلد في غرينلاند، الذي كان مملوكًا سابقًا لشركة GGG والآن لشركة Energy Transition Minerals، على احتياطيات ضخمة من العناصر الأرضية النادرة الخفيفة والثقيلة. إلا أن المشروع يواجه عقبات سياسية بسبب تجميد العمل به نظرًا لطبيعة اليورانيوم الإشكالية. فارتفاع تكاليف التطوير، ونقص البنية التحتية، والإشعاع الناتج عن اليورانيوم، فضلًا عن المشكلات البيئية والاجتماعية والقانونية المتعلقة بالسكان الأصليين، تجعل تطويره على المدى الطويل أمرًا غير مؤكد.

البحث في طرق الاستخلاص البديلة

بالتوازي مع استكشاف الرواسب التقليدية، يتم إجراء بحث مكثف حول طرق بديلة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من مصادر ثانوية وباستخدام أساليب جديدة.

• النفايات الصناعية كمصدر للمواد الخام (التعدين الحضري/الصناعي):
  • رماد الفحم (الرماد المتطاير): في الولايات المتحدة الأمريكية، تم رصد تركيزات عالية من العناصر النادرة الثقيلة في رماد الفحم المستخرج من حوض نهر باودر. وفي المملكة المتحدة، يجري العمل على مشروع ممول من مؤسسة Innovate UK (معهد مورمير ومعالجة المواد، أكتوبر 2024 - أغسطس 2025) لاستخلاص النيوديميوم والبراسيوديميوم والسكانديوم من رماد الفحم المتطاير باستخدام مزيج تجريبي من مفاعلات التدوير الكيميائي والكربوكلورة. كما يجري البحث في استخلاص هذه العناصر من رماد الفحم المتطاير باستخدام السوائل الأيونية.
  • الطين الأحمر (مخلفات البوكسيت): يُنتج الطين الأحمر بكميات كبيرة كمنتج ثانوي لإنتاج الألومنيوم، ويحتوي أيضاً على عناصر أرضية نادرة (خاصة السيريوم واللانثانوم والنيوديميوم والسكانديوم). ركز مشروع REDMUD، الذي أُنجز في إطار برنامج الاتحاد الأوروبي، على الاستخدام الأمثل لمخلفات البوكسيت، بما في ذلك استخلاص العناصر الأرضية النادرة. ومع ذلك، غالباً ما تكون تركيزاتها منخفضة، وعملية استخلاصها معقدة.
  • جبس الفوسفور (إنتاج الأسمدة): نجح مشروع SecREEts التابع للاتحاد الأوروبي في إثبات جدوى عمليات تجريبية لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة (النيوديميوم، والبراسيوديميوم، والديسبروسيوم) من مخلفات عمليات إنتاج أسمدة الفوسفات. ويُعتبر هذا النهج مستدامًا بشكل خاص لأنه يعتمد على مواد مستخرجة مسبقًا ولا يُنتج نفايات تعدينية جديدة.
• العمليات البيوتكنولوجية:
  • الاستخلاص الحيوي والمعادن الحيوية: يُعدّ استخدام كائنات دقيقة محددة (بكتيريا، فطريات) أو نواتجها الأيضية (مثل الأحماض العضوية، الإنزيمات، الببتيدات) في الإذابة الانتقائية (الاستخلاص الحيوي) أو الربط (الامتصاص الحيوي، المعادن الحيوية) للمعادن من الخامات أو النفايات مجالًا بحثيًا واعدًا. فعلى سبيل المثال، يعمل معهد هيلمهولتز فرايبيرغ (HIF) التابع لمركز هيلمهولتز دريسدن روسندورف (HZDR) (مشروع BioKollekt) على استخدام الببتيدات للربط الانتقائي للعناصر الأرضية النادرة من النفايات الإلكترونية. وفي جامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونخ، يجري البحث في استخدام البكتيريا المعتمدة على اللانثانيدات لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة من النفايات الصناعية ومياه التعدين، حيث أظهرت سلالة البكتيريا SolV نتائج واعدة. كما يجري دراسة الاستخلاص الحيوي للنفايات المغناطيسية.
  • التعدين النباتي: يتضمن هذا الأسلوب استخدام نباتات تُراكم المعادن من التربة. ويمكن استخلاص هذه المعادن عن طريق حصاد الكتلة الحيوية النباتية وحرقها. مع ذلك، لا تزال هذه العملية في مراحلها البحثية الأولى، ولم تثبت جدواها الاقتصادية في مجال الطاقة المتجددة المستمدة من التربة.
• مستوى جاهزية التكنولوجيا (TRL): لا تزال العديد من طرق الاستخلاص البديلة هذه في مراحل البحث أو التجريب الأولية (TRL 3-6). ولا تزال قابلية التوسع إلى النطاق الصناعي والقدرة التنافسية الاقتصادية غير متحققة في كثير من الأحيان، مما يتطلب المزيد من البحث والتطوير المكثف.

يُعدّ تطوير مصادر بديلة للطاقة المتجددة من النفايات واستخدام العمليات البيوتكنولوجية واعدًا للغاية من حيث الاستدامة، ومن المحتمل أن يكون له تأثير بيئي أقل مقارنةً بالتعدين التقليدي. ويمكن لهذه المناهج أن تُسهم إسهامًا كبيرًا في الاقتصاد الدائري، وأن تُقلل الاعتماد على المواد الخام المستخرجة حديثًا. مع ذلك، لا يزال الطريق طويلًا أمام هذه التقنيات للوصول إلى النضج الصناعي والجدوى الاقتصادية، ويتطلب استثمارات كبيرة وطويلة الأجل في البحث والتطوير والتوسع. لذا، فهي تُمثل خيارًا متوسطًا إلى طويل الأجل.

تطوير عمليات فصل وتكرير أكثر ملاءمة للبيئة

يُعدّ الفصل التقليدي للنفايات العضوية، والذي يعتمد في الغالب على استخلاص المذيبات، عمليةً كثيفة الاستهلاك للطاقة، تتطلب كميات كبيرة من المواد الكيميائية (الأحماض والمذيبات العضوية)، وتُنتج نفايات ضارة بالبيئة. لذا، فإنّ البحث عن طرق فصل أكثر كفاءة وصديقة للبيئة يُعدّ ذا أهمية بالغة، ليس فقط للمواد الخام الأولية، بل أيضاً لإعادة التدوير.

• السوائل الأيونية والمذيبات اليوتكتيكية العميقة: تُجرى أبحاث مكثفة على هذه المواد باعتبارها بدائل مذيبات "صديقة للبيئة". وتتميز بانخفاض ضغط بخارها، وعدم قابليتها للاشتعال، وانتقائيتها العالية في كثير من الأحيان لبعض المعادن. وتُجرى الأبحاث في هذا المجال، من بين أماكن أخرى، في جامعة روستوك. وقد خُصص عدد خاص من مجلة "المعادن" لهذا الموضوع في عامي 2023/2024، بمشاركة أوروبية واسعة.
• التحديات ومستوى الجاهزية التكنولوجية: على الرغم من النتائج المخبرية الواعدة، لا تزال تكلفة السوائل الأيونية/المذيبات اليوتكتيكية العميقة، واستقرارها على المدى الطويل في ظروف التشغيل، واستعادة المذيب بكفاءة، وقابلية التوسع في عمليات التصنيع، تشكل تحديات رئيسية. ولا تزال العديد من هذه الأساليب في مراحلها المخبرية، أو في أحسن الأحوال، على نطاق تجريبي (غالبًا ما يكون مستوى الجاهزية التكنولوجية أقل من 6). وعلى الرغم من إجراء بحوث مكثفة لسنوات، لم تُحقق أي اختراقات تجارية واسعة النطاق في صناعة المذيبات اليوتكتيكية العميقة حتى الآن.

يُعدّ تطوير عمليات فصل جديدة، أكثر ملاءمةً للبيئة وأقل تكلفة، عاملاً أساسياً لتحسين البصمة البيئية لسلسلة القيمة الكاملة لجنوب شرق أوروبا (من المصادر الأولية والثانوية على حد سواء). ويُمثّل هذا مجالاً محورياً للابتكار التكنولوجي الذي من شأنه تمكين إمداد أوروبي مستدام حقاً من جنوب شرق أوروبا. وبدون إحراز تقدم في تكنولوجيا الفصل، سيظل بناء سلسلة قيمة أوروبية مستقلة أمراً صعباً، حتى في حال توفر المواد الخام الأولية أو الثانوية.

التقدم وحالة الجاهزية التكنولوجية لتقنيات إعادة التدوير والاستبدال المختارة لجنوب شرق أوروبا/ألمانيا (اعتبارًا من 2024/2025)

التقدم المحرز وحالة جاهزية التكنولوجيا لتقنيات إعادة التدوير والاستبدال المختارة لجنوب شرق أوروبا في أوروبا/ألمانيا (حتى عامي 2024/2025) – الصورة: Xpert.Digital

مستوى الجاهزية التكنولوجية (TRL): 1-3 البحث الأساسي، 4-6 التحقق/العرض التوضيحي في المختبر/البيئة ذات الصلة، 7-9 عرض النموذج الأولي/النظام في بيئة تشغيلية، تطبيق تجاري.

يشهد المشهد البحثي الأوروبي والألماني تقدماً ملحوظاً في تقنيات إعادة تدوير واستبدال العناصر الأرضية النادرة، حيث وصلت مختلف المناهج إلى مستويات نضج متفاوتة. في مجال استبدال المغناطيس، تتطور مغناطيسات نتريد الحديد بمستوى نضج تقني يتراوح بين 6 و8، لا سيما في الولايات المتحدة الأمريكية من خلال شركة نيرون ماغنيتكس، بينما لا يزال البحث في الاتحاد الأوروبي أقل بروزاً. تستهدف هذه التقنية تطبيقات في المحركات والمولدات الكهربائية، لكنها تواجه تحديات في التوسع والتكلفة ومقارنة الأداء مع مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون التقليدية.

لا تزال مغناطيسات المنغنيز والبزموت، ذات مستوى نضج تكنولوجي يتراوح بين 4 و7، في مراحل التطوير المبكرة. وإلى جانب مختبر أميس في الولايات المتحدة الأمريكية، تُجري مؤسسات ألمانية ونمساوية، مثل جامعة فرايبرغ التقنية للتعدين وجامعة ليوبن للتعدين، أبحاثًا في هذا المجال. وتتمثل مجالات التطبيق الرئيسية في المحركات الصناعية وما يُعرف بـ"مغناطيسات الفجوة"، بينما يُمثل تصنيع الأطوار النقية والاستقرار الحراري وقابلية التوسع التحديات الرئيسية.

في مجال استبدال الفوسفور، وصلت النقاط الكمومية إلى مستوى نضج عالٍ يتراوح بين 7 و9 في تطبيقات العرض، بمشاركة شركات ومعاهد بحثية مختلفة مثل معهد فراونهوفر. ورغم التطبيقات الواعدة في شاشات العرض، ومصابيح LED، والخلايا الشمسية، لا تزال هناك تحديات تتعلق بالسمية والاستقرار والكفاءة مقارنةً بفوسفور SEE. أما مصابيح LED العضوية، بمستوى نضج تقني (TRL) يبلغ 9، فقد وصلت إلى مرحلة النضج السوقي وأصبحت صناعة راسخة في مجال شاشات العرض والإضاءة، لكنها لا تزال تعاني من مشاكل تتعلق بعمر مصابيح LED الزرقاء، بالإضافة إلى مخاوف تتعلق بالتكلفة والكفاءة.

تُظهر عملية إعادة تدوير مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون عدة مناهج واعدة. وقد حقق استخدام تقنية التقصف الهيدروجيني مع إعادة تدوير المواد مستوى جاهزية تكنولوجية (TRL) يتراوح بين 7 و8، وذلك بفضل جهود مؤسسات ألمانية مثل معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الكهروميكانيكية (IWKS)، بالتعاون مع شركاء دوليين ومشاريع أوروبية مثل HyProMag وSUSMAGPRO/REEsilience. تُمكّن هذه التقنية من إعادة استخدام مغناطيسات النيوديميوم والحديد والبورون مباشرةً في صناعة مغناطيسات جديدة، إلا أنها تواجه تحديات تتعلق بجودة المغناطيسات المُعاد تدويرها، وجمعها، وتفكيكها، وجدواها الاقتصادية.

يجري تطوير عمليات المعالجة المائية للمعادن، ذات مستوى نضج تكنولوجي يتراوح بين 4 و7، من قِبل معهد فراونهوفر وجامعة فرايبيرغ التقنية للتعدين وشركات مثل كارستر، بهدف استخلاص أكاسيد المعادن النادرة والعناصر الأرضية النادرة النقية. ولا تزال تعقيدات هذه العمليات، واستخدام المواد الكيميائية، والتكاليف، وقضايا الانتقائية، تشكل تحديات رئيسية. أما أساليب المعالجة الحرارية للمعادن، ذات مستوى نضج تكنولوجي يتراوح بين 4 و6، فلا تزال في مرحلة البحث، وتواجه صعوبات تتعلق بكثافة الطاقة، وفقدان المعادن النادرة والعناصر الأرضية النادرة المحتمل، ومشاكل النقاء.

يجري البحث في العمليات البيولوجية المبتكرة مثل الاستخلاص الحيوي والامتصاص الحيوي لمعالجة النفايات الإلكترونية والنفايات الصناعية من قبل مؤسسات مثل HZDR و LMU Munich و Fraunhofer IGB، بمستوى نضج تكنولوجي يتراوح بين 3 و 5. وتكمن التحديات في الانتقائية والحركية وقوة الكائنات الحية الدقيقة وقابلية التوسع الاقتصادي.

تُظهر طرق الاستخلاص البديلة أيضًا إمكانات واعدة. ويجري العمل بشكل رئيسي على استخلاص المواد من رماد الفحم المتطاير، الذي يتمتع بمستوى جاهزية تقنية يتراوح بين 4 و6، في مشاريع بالولايات المتحدة والمملكة المتحدة، بينما حقق استخلاص المواد من مخلفات إنتاج الأسمدة في مشروع SecREEts، بالتعاون مع شركاء مثل Yara وREEtec، مستوى جاهزية تقنية يتراوح بين 6 و7. ويواجه كلا النهجين تحديات تتعلق بانخفاض التركيزات وجدوى المشروع اقتصاديًا.

لا تزال تقنيات الفصل الصديقة للبيئة باستخدام السوائل الأيونية والمذيبات اليوتكتيكية العميقة في المراحل البحثية الأولى، حيث يبلغ مستوى نضجها التكنولوجي 3-5. وتشارك جامعة روستوك والعديد من مشاريع الاتحاد الأوروبي في هذا المجال. وتكمن التحديات في تكلفة المذيبات، واستقرارها، وإمكانية استعادتها، وقابليتها للتوسع في التطبيقات الصناعية.

من المحلي إلى العالمي: الشركات الصغيرة والمتوسطة تغزو السوق العالمية باستراتيجية ذكية - الصورة: Xpert.Digital

في عصرٍ بات فيه الحضور الرقمي للشركات عاملاً حاسماً في نجاحها، يكمن التحدي في بناء حضورٍ أصيل وشخصي وواسع النطاق. تقدم Xpert.Digital حلاً مبتكراً يجمع بين مزايا مركز الصناعة والمدونة وسفير العلامة التجارية. فهي تدمج مزايا قنوات التواصل والمبيعات في منصة واحدة، وتتيح النشر بـ 18 لغة مختلفة. كما يساهم التعاون مع البوابات الشريكة وإمكانية نشر المقالات على أخبار جوجل وقائمة توزيع صحفية تضم حوالي 8000 صحفي وقارئ في تعزيز انتشار المحتوى وزيادة ظهوره. وهذا يُعد عاملاً بالغ الأهمية في المبيعات والتسويق الخارجيين.

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• أصيلة. فردية. عالمية: استراتيجية إكسبرت ديجيتال لشركتك

الخيارات الاستراتيجية لألمانيا نحو الاستقلال على المدى الطويل

لتقليل اعتمادها الكبير على العناصر الأرضية النادرة، ولا سيما على الصين، ولضمان أمن الإمدادات على المدى الطويل، تمتلك ألمانيا عدداً من الخيارات الاستراتيجية المتاحة على المستويين الوطني والأوروبي. وتشمل هذه الخيارات قرارات سياسية، وتطوير سلاسل قيمة مرنة، وتكثيف التعاون الدولي، وتعزيز ريادتها التكنولوجية بشكل مدروس.

صنع السياسات الوطنية والأوروبية

يُعد الإطار السياسي أمراً بالغ الأهمية لبدء ودعم التحولات الضرورية في إمدادات المواد الخام.

استراتيجية المواد الخام الألمانية والاستراتيجية الوطنية للاقتصاد الدائري (NKWS)

تهدف استراتيجية المواد الخام الألمانية، التي تم تحديثها آخر مرة في عام 2020، إلى دعم الشركات في تأمين إمدادات آمنة ومستدامة من المواد الخام. وتشمل ركائزها الرئيسية تنويع مصادر الإمداد، وتعزيز إعادة التدوير وكفاءة استخدام المواد، ودعم استخراج المواد الخام محلياً (حيثما كان ذلك ممكناً وعملياً)، ودعم الشركات الألمانية في المنافسة الدولية. وتؤكد الاستراتيجية بشكل خاص على أهمية البحث والتطوير لاستبدال المواد الخام الأساسية، مثل المواد الخام الثابتة والشبكية، وتحسين عمليات إعادة تدويرها.

تحدد الاستراتيجية الوطنية للاقتصاد الدائري (NKWS)، التي اعتمدتها الحكومة الاتحادية الألمانية في ديسمبر 2024، أولويات تكميلية هامة في هذا المجال. وتشمل أهدافها الرئيسية ذات الصلة باقتصاد التنمية المستدامة (SEE) ما يلي:

• خفض استهلاك المواد الخام الأولية: على المدى الطويل، ينبغي خفض استهلاك الفرد من المواد الخام الأولية في ألمانيا بشكل كبير.
• إغلاق دورات المواد: ينبغي زيادة حصة المواد الخام الثانوية في استخدام المواد بشكل كبير؛ ويهدف الاتحاد الأوروبي إلى مضاعفة هذه الحصة بحلول عام 2030، وهو هدف يتبناه المركز الوطني للمواد المعاد تدويرها (NKWS).
• تعزيز استقلالية المواد الخام: الهدف الصريح هو تغطية 25٪ من الطلب على المواد الخام الاستراتيجية مثل العناصر الأرضية النادرة أو الليثيوم عن طريق إعادة التدوير بحلول عام 2030، وهو ما يتماشى مع قانون المواد الخام الحيوية للاتحاد الأوروبي.

يُنظر إلى تطبيق هذه الاستراتيجيات حتى الآن بنظرة نقدية. ويشير الخبراء إلى وجود فجوة بين الأهداف المعلنة وتطبيقها الفعلي، لا سيما فيما يتعلق بتوفير التمويل الكافي، وتسريع إجراءات الموافقة على المشاريع المحلية، ونقص استثمارات القطاع الصناعي طالما بقيت أسعار السوق العالمية للطاقة المتجددة غير البحرية منخفضة نسبيًا. كما يُنتقد غياب التفكير الاستراتيجي والتدابير الملموسة والملزمة. وتُعدّ الاستراتيجية الوطنية للطاقة المتجددة نهجًا أحدث لم تثبت فعاليته بعد. ثمة تعارض واضح بين الحاجة طويلة الأجل للتخطيط الاستراتيجي والاعتبارات الاقتصادية قصيرة الأجل، وهو تعارض لا بد من تجاوزه من خلال التوجيه السياسي.

قانون المواد الخام الحيوية للاتحاد الأوروبي (CRMA)

يشكل قانون المواد الخام الحيوية للاتحاد الأوروبي، الذي دخل حيز التنفيذ في مايو 2024، الإطار القانوني الأوروبي المركزي لتعزيز أمن إمدادات المواد الخام الحيوية والاستراتيجية. وتتسم أهدافه الرئيسية لعام 2030 بالطموح:

• ينبغي أن يأتي ما لا يقل عن 10% من الطلب السنوي للاتحاد الأوروبي على المواد الخام الاستراتيجية من الإنتاج المحلي.
• ينبغي معالجة ما لا يقل عن 40% منها في الاتحاد الأوروبي.
• ينبغي تغطية ما لا يقل عن 25% من خلال إعادة التدوير داخل الاتحاد الأوروبي.
• ينبغي أن يقتصر الاعتماد على دولة ثالثة واحدة للحصول على مادة خام استراتيجية على نسبة لا تتجاوز 65%.

يُعدّ تحديد المشاريع الاستراتيجية والترويج لها عنصرًا أساسيًا في إطار برنامج إدارة موارد المعادن (CRMA). ويمكن لهذه المشاريع الاستفادة من تسريع إجراءات الترخيص (بحد أقصى 27 شهرًا لمشاريع التعدين، و15 شهرًا لمشاريع المعالجة وإعادة التدوير) والدعم المالي. في مارس 2025، نُشرت قائمة أولية تضم 47 مشروعًا من هذا القبيل، تتعلق في المقام الأول بالمواد الخام المستخدمة في صناعة البطاريات، ولكنها تشمل أيضًا مشاريع العناصر الأرضية النادرة (مثل مشروع كيرونا للتعدين في السويد، ومبادرات إعادة التدوير مثل مشروع بولاوي في بولندا). ولتنفيذ هذه المشاريع في ألمانيا، يجب تحديد جهات اتصال وطنية لها (الموعد النهائي: فبراير 2025)، حيث تتولى الوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والعمل المناخي (BMWK) والوكالة الألمانية للموارد المعدنية (DERA) دور التنسيق.

تلقى قانون إدارة موارد المعادن النادرة (CRMA) آراءً متباينة. فمن جهة، يُنظر إليه كخطوة هامة وضرورية لمعالجة الاعتماد على الموارد. ومن جهة أخرى، تُثار شكوك حول الجدوى التقنية والبيئية للأهداف الطموحة، لا سيما فيما يتعلق بالعناصر الأرضية النادرة، ضمن الإطار الزمني المحدد. وتتناقض إجراءات الترخيص الطويلة في كثير من الأحيان لمشاريع التعدين (10-15 عامًا) تناقضًا صارخًا مع المواعيد النهائية التي يستهدفها القانون. علاوة على ذلك، قد يؤدي معارضة الرأي العام لمشاريع التعدين أو المعالجة الجديدة في أوروبا إلى إبطاء التنفيذ. وسيعتمد نجاح القانون بشكل حاسم على تنفيذه المتسق من قبل الدول الأعضاء، وحشد استثمارات خاصة كبيرة، وحل الأهداف المتضاربة، مثل تلك القائمة بين سرعة إصدار التراخيص والمعايير البيئية العالية.

تمويل البرامج والمبادرات

ولدعم الأهداف الاستراتيجية، توجد مجموعة واسعة من برامج التمويل على المستويين الألماني والأوروبي:

• ألمانيا: تقدم الوزارة الاتحادية للعمل المناخي والبيئة والطاقة والتنقل والابتكار والتكنولوجيا (BMK) والوزارة الاتحادية للتعليم والبحث العلمي (BMBF) برامج متنوعة تُعنى بالبحث والتطوير والابتكار في مجالات المواد الخام الحيوية، وكفاءة استخدام الموارد، والاقتصاد الدائري. وتشمل هذه البرامج صندوق المواد الخام الذي تم إطلاقه حديثًا، وبرنامج STARK (تعزيز ديناميكيات التحول والابتكار في مناطق التعدين ومواقع محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم)، وقروضًا مالية غير مشروطة (ضمانات UFK) لتأمين المشاريع في الخارج.
• الاتحاد الأوروبي: توفر برامج مثل "هورايزون أوروبا" و"إنفست يو" و"لايف" فرص تمويل للبحث والابتكار وتطبيق التقنيات في مجالات استبدال النفط والغاز في جنوب شرق أوروبا، وإعادة التدوير، والاستخراج المستدام. ويمكن لصندوق الابتكار توفير التمويل اللازم لتعزيز قدرات إعادة التدوير.
• المبادرات: يضطلع التحالف الأوروبي للمواد الخام (ERMA) بدور محوري في تحديد مشاريع الاستثمار ودعمها على امتداد سلسلة القيمة الكاملة لقطاع المواد الخام في جنوب شرق أوروبا. وقد حدد التحالف هدفاً يتمثل في تلبية 20% من احتياجات أوروبا من مغناطيسات جنوب شرق أوروبا بحلول عام 2030 من خلال الإنتاج المحلي، وقد رُصدت استثمارات بقيمة 1.7 مليار يورو لهذا الغرض. كما تُسهم برامج كفاءة استخدام الموارد، مثل برنامج ProgRess في ألمانيا، في رفع مستوى الوعي واتخاذ التدابير اللازمة.

على الرغم من وجود العديد من أدوات التمويل، إلا أن التنسيق الفعال بينها، وسهولة الوصول إليها، لا سيما بالنسبة للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة، وتوفير موارد مالية كافية تتناسب مع حجم التحدي، أمورٌ بالغة الأهمية لفعاليتها. وقد يؤدي تشتت مصادر التمويل والعقبات البيروقراطية إلى تقليل الأثر المرجو وتأخير بناء القدرات السريع الذي تشتد الحاجة إليه.

نظرة عامة على الاستراتيجيات السياسية وبرامج التمويل الخاصة بالاتحاد الأوروبي وألمانيا ذات الصلة بالعناصر الأرضية النادرة (مختارات)

نظرة عامة على الاستراتيجيات السياسية وبرامج التمويل الخاصة بالاتحاد الأوروبي وألمانيا فيما يتعلق بالعناصر الأرضية النادرة (مختارات) – الصورة: Xpert.Digital

وضع الاتحاد الأوروبي وألمانيا استراتيجيات سياسية وبرامج تمويلية متنوعة ذات صلة خاصة بالعناصر الأرضية النادرة. ويهدف قانون المواد الخام الحيوية للاتحاد الأوروبي إلى تحقيق إنتاج محلي بنسبة 10% من المواد الخام المطلوبة بحلول عام 2030، ومعالجة 40% منها محلياً، وإعادة تدوير 25% منها، مع الحد من الاعتماد على دولة ثالثة واحدة إلى 65% كحد أقصى. ويُخصص التمويل للمشاريع الاستراتيجية في مجالات التعدين والمعالجة وإعادة التدوير، فضلاً عن البحث والابتكار.

تركز استراتيجية المواد الخام للحكومة الألمانية الاتحادية، بقيادة الوزارة الاتحادية للعمل المناخي والبيئة والطاقة والتنقل والابتكار والتكنولوجيا (BMK)، على التنويع وإعادة التدوير والاستخراج المحلي حيثما أمكن، بالإضافة إلى البحث والتطوير لإيجاد بدائل. وتدعم هذه الاستراتيجية تدابير التنويع والبحث والتطوير لإعادة التدوير والاستبدال، وتقييم الإمكانات المحلية. وتهدف الاستراتيجية الوطنية للاقتصاد الدائري، التي تتبناها الوزارة الاتحادية للبيئة وحماية الطبيعة والسلامة النووية وحماية المستهلك (BMUV) والوزارة الاتحادية للعمل المناخي والبيئة والطاقة والتنقل والابتكار والتكنولوجيا (BMK)، إلى تغطية 25% من الطلب على المواد الخام الاستراتيجية من خلال إعادة التدوير، والحد من استهلاك المواد الخام الأولية. ويتم توفير التمويل لتطوير قدرات إعادة التدوير، وتصميم المنتجات بما يسهل إعادة التدوير، والبحث والتطوير في تقنيات إعادة التدوير.

يهدف صندوق المواد الخام الألماني، وهو مبادرة مشتركة بين الوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والطاقة (BMWi) وبنك التنمية الألماني (KfW)، إلى المساهمة في ضمان أمن إمدادات المواد الخام وتقليل الاعتماد عليها من خلال دعم مشاريع استخراج ومعالجة وإعادة تدوير المواد الخام الحيوية والاستراتيجية محلياً ودولياً. ويدعم برنامج تمويل STARK التابع للوزارة الاتحادية للشؤون الاقتصادية والطاقة تحويل مناطق تعدين الفحم، ويشجع إنتاج واستعادة المواد الخام الحيوية للمكونات الرئيسية.

على الصعيد الأوروبي، يعزز برنامج "هورايزون أوروبا" الأسس العلمية والتكنولوجية ويشجع الابتكار، لا سيما البحث والابتكار في مجالات الاستبدال وإعادة التدوير والاستخراج المستدام والمواد الجديدة. ويعمل التحالف الأوروبي للمواد الخام (ERMA)، وهو مبادرة مشتركة بين المعهد الأوروبي للابتكار والتكنولوجيا في مجال المواد الخام والاتحاد الأوروبي، على بناء سلاسل قيمة مرنة للمواد الخام في الاتحاد الأوروبي، ويحدد ويدعم مشاريع الاستثمار في تعدين ومعالجة وإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة. أما برنامج "ابتكار الشركات الصغيرة والمتوسطة: كفاءة الموارد والاقتصاد الدائري" التابع لوزارة التعليم والبحث العلمي الألمانية، فيعزز البحث والتطوير في الشركات الصغيرة والمتوسطة، ويشجع على التوريد والاستخدام الفعالين للمواد الخام الأساسية، وعمليات إعادة التدوير المبتكرة، والمنتجات الدائرية.

بناء سلاسل قيمة مرنة في ألمانيا وأوروبا

يُعدّ بناء سلاسل قيمة مرنة ومستدامة للمعادن الأرضية النادرة في أوروبا عنصراً أساسياً في تقليل الاعتماد على الصين. ويتطلب ذلك بذل جهود في جميع المراحل، بدءاً من استخراج المواد الخام ومعالجتها وصولاً إلى تصنيع المنتجات النهائية وإعادة تدويرها.

الفرص والتحديات في بناء القدرات المحلية للتصنيع والتكرير

تُعدّ مشكلة نقص القدرة الكافية على فصل خامات العناصر الأرضية النادرة إلى أكاسيد أحادية عالية النقاء، وإنتاج المعادن منها لاحقاً، عائقاً رئيسياً في المشهد الأوروبي الحالي للعناصر الأرضية النادرة. وحتى لو زادت أوروبا إنتاجها من المواد الخام الأولية أو الثانوية، فسيتعين في كثير من الأحيان تصديرها إلى الصين لمزيد من المعالجة، مما سيزيد من اعتمادها على هذه المواد.

• الضرورة: يعد تطوير مصانع الفصل الأوروبية والصناعات المعدنية أمراً ضرورياً لتحقيق التكامل الرأسي الحقيقي والاستقلال الاستراتيجي.
• أمثلة على المناهج المتبعة: في إستونيا، تدير شركة نيو بيرفورمانس ماتيريالز (سيلميت) مصنعًا للفصل، إلا أنه يعتمد على مواد مركزة مستوردة. وفي فرنسا، توجد خطط لإنشاء مصنع في لاروشيل، ويهدف مشروع كارماغ في لاك إلى المعالجة المتكاملة وإعادة التدوير. كما توجد مبادرات مماثلة في بولندا (مشروع بولاوي).
• الجدوى الاقتصادية: يتطلب بناء مثل هذه المصانع استثمارات رأسمالية ضخمة. فتكاليف الاستثمار مرتفعة، وسيتعين على المنتجين الأوروبيين التنافس مع الشركات الصينية الراسخة، والتي غالباً ما تتلقى دعماً حكومياً. لذا، ستكون اتفاقيات الشراء طويلة الأجل والأسعار الثابتة ضرورية لتحفيز الاستثمار.
• العقبات التقنية: تتطلب عمليات الفصل المعقدة خبرة فنية متخصصة. علاوة على ذلك، يجب تطوير عمليات صديقة للبيئة وموفرة للطاقة وتوسيع نطاقها لتلبية المعايير البيئية الأوروبية العالية.
• LSEE مقابل HSEE: يتطلب تطوير قدرات المعالجة للعناصر الثقيلة SEE (HSEE) اهتمامًا خاصًا، حيث أن الاعتماد على الصين (بما في ذلك معالجة المواد الخام من ميانمار) يكاد يكون 100٪ وهذه العناصر بالغة الأهمية للمغناطيسات عالية الأداء.

إن بناء سلسلة قيمة أوروبية متكاملة في جنوب شرق أوروبا مشروعٌ يمتد لأجيال، ويكاد يكون مستحيلاً دون تمويل حكومي ضخم في مرحلة التأسيس، والتزامات سياسية طويلة الأمد، وتعاون وثيق بين الجهات المعنية من القطاعين العام والخاص. إن التركيز فقط على التعدين المحلي، دون تطوير قدرات المعالجة وإنتاج المعادن وتصنيع المغناطيس في الوقت نفسه، لن يحل جوهرياً مشكلة التبعية الاستراتيجية.

"التصميم من أجل إعادة التدوير" كاستراتيجية طويلة الأجل

تتمثل إحدى الاستراتيجيات المهمة الأخرى طويلة الأجل في تصميم المنتجات التي تحتوي على عناصر أرضية نادرة بما يتماشى مع مبادئ الاقتصاد الدائري ("التصميم من أجل إعادة التدوير"، DfR).

• الأهداف: ينبغي تصميم المنتجات بطريقة تُمكّن من تحديد المكونات التي تحتوي على عناصر أرضية نادرة (مثل المغناطيس في المحركات الكهربائية) وتفكيكها وإعادة تدويرها بسهولة حسب نوعها عند انتهاء عمر المنتج. وهذا من شأنه أن يزيد بشكل كبير من كفاءة إعادة التدوير وفعاليتها من حيث التكلفة.
• الأدوات: يُنظر إلى إدخال جوازات المنتجات الرقمية، التي تحتوي على معلومات تفصيلية حول تركيب المواد وتعليمات الفك، كأداة مهمة لخلق الشفافية اللازمة لإعادة التدوير الفعال. كما أن جهود التوحيد القياسي ذات صلة في هذا السياق.
• التحديات: يُعدّ تطبيق مبادئ التصميم من أجل الموثوقية أمراً معقداً، لا سيما في سلاسل التوريد العالمية التي تضمّ مصنّعين وتصاميم منتجات متنوعة. ويُمثّل وضع معايير ملزمة وإنفاذها تحدياً كبيراً.

يُعدّ "التصميم من أجل إعادة التدوير" استراتيجية أساسية، ولكنها بطبيعتها استراتيجية طويلة الأمد. ولن يظهر أثرها الكامل على توافر المواد الخام الثانوية إلا عندما تصل المنتجات المصممة اليوم وفقًا لمبادئ "التصميم من أجل إعادة التدوير" إلى نهاية دورة حياتها بعد 10 أو 15 عامًا أو أكثر. على المدى القصير، لا يستطيع هذا النهج حلّ مشاكل الإمداد الحالية، ولكنه ضروري لبناء اقتصاد دائري مستدام ومرن للمواد الخام الثانوية في المستقبل.

التعاون الدولي والتنويع

بما أن الاكتفاء الذاتي الكامل في العناصر الأرضية النادرة لألمانيا وأوروبا أمر غير واقعي على المدى القصير إلى المتوسط، فإن التعاون الدولي وتنويع مصادر الإمداد يلعبان دورًا محوريًا في أي استراتيجية للمرونة.

تقييم إمكانات واستدامة شراكات المواد الخام

تُكثّف ألمانيا والاتحاد الأوروبي جهودهما لإقامة وتوسيع شراكات المواد الخام مع مختلف البلدان حول العالم.

• أمثلة على الدول والمواد الخام الرئيسية:
  • تشيلي: التركيز على الليثيوم والنحاس، ولكن أيضاً على إمكانات المعادن الأخرى. تم إعادة تأكيد اتفاقيات التعاون في يناير 2023 ويونيو 2024، مع التركيز على التعدين المستدام والتبادل العلمي.
  • منغوليا: شراكة منذ عام 2011، وشراكة استراتيجية منذ فبراير 2024. التركيز على النحاس والعناصر الأرضية النادرة (النيوديميوم، والبراسيوديميوم). دعم الجامعة الألمانية المنغولية للمواد الخام والتكنولوجيا.
  • أستراليا: تعاون في مجال الطاقة والمواد الخام منذ عام 2017، مع تركيز متزايد على حماية المناخ والمعادن الحيوية. وتُحدد "دراسة سلاسل إمداد المعادن الحيوية بين أستراليا وألمانيا" إمكانات خلق القيمة.
  • كندا: شراكة استراتيجية في مجال المواد الخام الحيوية.
  • الشركاء الآخرون: كازاخستان وأوكرانيا وغرينلاند، بالإضافة إلى العديد من الدول الأفريقية (مثل ناميبيا وزامبيا وجمهورية الكونغو الديمقراطية) ودول أمريكا الجنوبية (مثل الأرجنتين) هي محور تركيز الاتحاد الأوروبي فيما يتعلق بشراكات المواد الخام.
• أهداف الشراكات: بالإضافة إلى تنويع مصادر الإمداد، فإن الهدف هو أيضًا دعم البلدان الشريكة في استخراج المواد الخام المستدامة، وتعزيز خلق القيمة المحلية (على سبيل المثال من خلال بناء قدرات المعالجة) ووضع معايير عالية في مجال الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية.
• التحديات والمخاطر: يُعدّ تنفيذ مثل هذه الشراكات أمرًا معقدًا. يجب ضمان الامتثال لمعايير الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية، وتجنب التضليل البيئي. تعاني العديد من الدول الشريكة المحتملة من عدم استقرار سياسي أو قصور في الحوكمة. علاوة على ذلك، هناك منافسة شديدة، لا سيما مع الصين، للوصول إلى المواد الخام والنفوذ في هذه الدول. إن مجرد تحويل التبعية من جهة فاعلة مهيمنة واحدة (الصين) إلى عدة جهات فاعلة قد تكون غير مستقرة أو متأثرة بالصين لا يحلّ بشكل كامل مشكلة المرونة الأساسية. لذا، يُعدّ اختيار الشركاء بعناية فائقة وصياغة الاتفاقيات بذكاء أمرًا ضروريًا، لخلق فوائد حقيقية متبادلة بدلاً من مجرد السعي وراء مصالح أحادية الجانب.

الآثار الجيوسياسية والاستقرار على المدى الطويل

لقد أصبح توفير المواد الخام الحيوية مثل العناصر الأرضية النادرة منذ فترة طويلة مجالاً محورياً للصراع الجيوسياسي.

• استغلال إمدادات المواد الخام: إن خطر استخدام إمدادات المواد الخام كأداة سياسية في النزاعات الدولية هو خطر حقيقي وقد أدى بالفعل إلى تشوهات كبيرة في السوق في الماضي.
• الحاجة إلى استراتيجية أوروبية متماسكة: في ظل هذا البُعد الجيوسياسي، لا تكفي سياسة المواد الخام التي تُركز فقط على الجوانب الاقتصادية أو التكنولوجية. بل ثمة حاجة إلى سياسة أوروبية متماسكة للتجارة الخارجية والأمن والتنمية، تُدمج جوانب المواد الخام. ولذلك، يرتبط تأمين إمدادات الطاقة من جنوب شرق أوروبا (ومصادر الطاقة المتجددة بشكل منفصل) ارتباطًا وثيقًا بتعزيز السيادة الأوروبية وبناء علاقات دولية متينة. ويتطلب هذا تنسيقًا وثيقًا داخل الاتحاد الأوروبي ومع الشركاء الدوليين ذوي التوجهات المماثلة.

تعزيز الريادة التكنولوجية

إن تطوير وتطبيق تقنياتها المتقدمة الخاصة في مجال الاستبدال وإعادة التدوير والاستخراج المستدام للعناصر الأرضية النادرة يمنح ألمانيا فرصة لتقليل اعتمادها وفي الوقت نفسه إطلاق العنان لإمكانات اقتصادية جديدة.

إمكانات ألمانيا الابتكارية في مجالات الاستبدال وإعادة التدوير والاستخراج المستدام

تتمتع ألمانيا ببيئة بحثية قوية وواسعة في مجال علوم المواد والكيمياء وهندسة العمليات، سواء في الجامعات أو في مؤسسات البحث غير الجامعية (مثل جمعية فراونهوفر، وجمعية هيلمهولتز، وجمعية لايبنيز) وفي الصناعة.

• نقاط القوة: كما هو مفصل في القسم الثالث، هناك مناهج بحثية واعدة في ألمانيا وأوروبا لتطوير مغناطيسات خالية من العناصر الإلكترونية الثانوية، ومحفزات ومواد فسفورية أكثر كفاءة، وعمليات إعادة تدوير مبتكرة (مثل HPMS، والأساليب الهيدروميتالورجية والبيوتكنولوجية) ولاستعادة العناصر الإلكترونية الثانوية من مصادر بديلة.
• تحديات نقل التكنولوجيا: يتمثل أحد التحديات الرئيسية في ترجمة نتائج البحوث المتميزة إلى تطبيقات صناعية ومنتجات قابلة للتسويق بسرعة وفعالية أكبر (بحوث النقل). وغالبًا ما توجد فجوة بين البحوث الأساسية/المشاريع التجريبية والتوسع التجاري.
• المنافسة العالمية: تخوض ألمانيا وأوروبا منافسة عالمية شرسة على الريادة التكنولوجية، لا سيما مع الولايات المتحدة الأمريكية والصين اللتين تستثمران بكثافة في هذه المجالات. ولتحقيق النجاح، لا بد من تقديم دعم هادف وكبير للتقنيات الرئيسية، وتطوير محطات تجريبية، وخلق أسواق رائدة للمنتجات المستدامة والمبتكرة.

الأثر الاقتصادي للتحول إلى تقنيات خالية من العناصر الأرضية النادرة على الصناعات الرئيسية

إن التحول إلى التقنيات التي تتطلب كميات أقل من العناصر الأرضية النادرة أو لا تتطلبها على الإطلاق له آثار اقتصادية معقدة:

• تحليل التكلفة والعائد: على المدى القصير، قد يرتبط استبدال المعدات الكهربائية ذات الباعثات الأحادية بتكاليف أعلى أو انخفاض محتمل في الأداء في بعض التطبيقات. أما على المدى الطويل، فيمكن تحقيق مزايا اقتصادية كبيرة من خلال التخلص من المعدات الكهربائية ذات الباعثات الأحادية المكلفة والمتقلبة الأسعار، والحد من مخاطر سلسلة التوريد، وفتح أسواق جديدة للمنتجات المبتكرة.
• احتياجات الاستثمار والتكيف: يواجه قطاع الصناعة الألماني، ولا سيما في القطاعات الرئيسية كصناعة السيارات والطاقات المتجددة والإلكترونيات، احتياجات استثمارية وتكيفية كبيرة لتحويل عمليات الإنتاج ومنتجاته إلى بدائل طاقة متجددة منخفضة أو معدومة. ولا يؤثر هذا على المنتجات النهائية فحسب، بل على سلاسل التوريد بأكملها.
• فرص الشركات الرائدة: تستطيع الشركات الألمانية التي تتبنى تقنيات مبتكرة ومستدامة لا تعتمد على المواد الخام الأساسية في وقت مبكر، أن تضمن لنفسها ميزة تنافسية بصفتها شركة رائدة، وأن تستغل أسواقًا جديدة واعدة. إلا أن هذا يتطلب استعدادًا لتحمل المخاطر ورؤية استراتيجية طويلة الأجل.

وبالتالي فإن التحول إلى تقنيات خالية من العناصر الأرضية النادرة أو أكثر كفاءة في استخدام العناصر الأرضية النادرة ليس مجرد مسألة تتعلق بأمن الإمداد، بل هو أيضاً قرار استراتيجي من أجل القدرة التنافسية المستقبلية للصناعة الألمانية في الأسواق العالمية المستقبلية.

خلاصة وتوصيات للعمل من أجل ألمانيا

أبرز تحليل قضية العناصر الأرضية النادرة اعتماد ألمانيا وأوروبا الكبير على سلاسل التوريد العالمية، ولا سيما الصينية، وما يرتبط بذلك من مخاطر اقتصادية وجيوسياسية. وفي الوقت نفسه، تبرز مناهج بحثية واعدة وخيارات استراتيجية للحد من هذا الاعتماد وتعزيز أمن الإمدادات على المدى الطويل. ومع ذلك، فإن تحقيق قدر أكبر من الاستقلالية مهمة معقدة تتطلب استراتيجية متماسكة وعملاً متسقاً من جانب صانعي السياسات والقطاع الصناعي على حد سواء.

تقييم المخاطر والفرص والأهداف المتضاربة

يُعدّ توفير العناصر الأرضية النادرة ذا أهمية استراتيجية بالغة لألمانيا، إذ تُعتبر هذه المواد الخام ضرورية للتقنيات الأساسية في مجال التحول الطاقي والرقمنة، ولصناعات حيوية كصناعة السيارات. ويُشكّل هيكل الإمداد العالمي الحالي، الذي تهيمن عليه الصين في كلٍّ من الاستخراج والتصنيع على وجه الخصوص، مخاطر كبيرة نتيجةً لتقلبات الأسعار، واختناقات الإمداد، واحتمالية استغلال إمدادات المواد الخام لأغراض جيوسياسية. وتتفاقم هذه المخاطر بفعل ارتفاع الطلب العالمي.

تكمن فرص تقليل هذا الاعتماد في اتباع نهج متعدد الجوانب:

• الاستبدال والكفاءة: يوفر البحث في المواد البديلة والتقنيات الخالية من الانبعاثات الثانوية، وخاصة للمغناطيس، بالإضافة إلى زيادة كفاءة المواد، إمكانات متوسطة إلى طويلة الأجل لتقليل متطلبات الانبعاثات الثانوية المحددة.
• إعادة التدوير والاقتصاد الدائري: يمكن أن يساهم تطوير بنية تحتية لإعادة التدوير في أوروبا بشكل كبير في توفير المواد الخام الثانوية، ولكنه يواجه تحديات تكنولوجية واقتصادية.
• التنويع والمصادر المحلية: إن تطوير مصادر إمداد دولية جديدة من خلال شراكات المواد الخام والاستخدام المحتمل للرواسب الأوروبية يمكن أن يوسع قاعدة الإمداد، ولكنه يرتبط بمخاطره الخاصة وفترات الانتظار الطويلة.

إن السعي وراء هذه الفرص يؤدي حتماً إلى أهداف متضاربة:

• الكفاءة الاقتصادية مقابل أمن الإمداد: غالبًا ما تكون الاستثمارات في تقنيات الاستخراج والمعالجة وإعادة التدوير المتقدمة المحلية أغلى من الواردات من مصادر راسخة وفعالة من حيث التكلفة، لا سيما في ظل انخفاض أسعار السوق العالمية. ويتعارض تحسين التكاليف على المدى القصير مع المرونة الاستراتيجية على المدى الطويل.
• حماية البيئة مقابل الاستخراج/المعالجة المحلية: يُعدّ استخراج مياه البحر ومعالجتها من العمليات كثيفة الاستخدام للموارد البيئية. يؤدي الالتزام بالمعايير البيئية العالية في أوروبا إلى زيادة تكلفة المشاريع، وقد يُثير مشاكل تتعلق بقبول الجمهور، في حين أن نقل الإنتاج إلى دول ذات معايير أقل يُعدّ أمرًا مشكوكًا فيه من الناحية الأخلاقية.
• السرعة مقابل الدقة: تتطلب الحاجة الملحة لأمن الإمداد حلولاً سريعة، بينما يتطلب بناء سلاسل قيمة مستدامة وصديقة للبيئة وتطوير تقنيات جديدة وقتاً.

إن تحقيق الاكتفاء الذاتي في مجال العناصر الأرضية النادرة ليس هدفاً معزولاً، بل يجب النظر إليه ضمن سياق أوسع يشمل متطلبات استراتيجية أخرى كالحياد المناخي، والحفاظ على القدرة التنافسية الاقتصادية، والالتزام بالمسؤولية العالمية تجاه الاستدامة. ويتطلب ذلك موازنة دقيقة للأولويات، واستعداداً لتحمّل تكاليف قصيرة الأجل مقابل فوائد استراتيجية طويلة الأجل.

توصيات عملية محددة وذات أولوية لصناع السياسات والصناعة

لتحسين أمن إمدادات ألمانيا من العناصر الأرضية النادرة بشكل مستدام وتقليل الاعتماد على موردين محددين، يلزم اتباع نهج منسق بين صانعي السياسات والقطاع الصناعي. وفيما يلي توصيات العمل مرتبة حسب الأولوية وفقًا للفئات الزمنية:

تدابير قصيرة الأجل (تصل إلى سنتين)

تكثيف مراقبة المواد الخام والكشف المبكر عن المخاطر:

• تعزيز قدرات الوكالة الألمانية للموارد المعدنية (DERA) وBMWK للتحليل المستمر لأسواق جنوب شرق أوروبا العالمية، ومخاطر سلسلة التوريد (بما في ذلك التكرير والمنتجات الوسيطة) والتطورات الجيوسياسية.
• تطوير نظام إنذار مبكر للاضطرابات المحتملة في الإمدادات.

تسريع إجراءات الموافقة على المشاريع الاستراتيجية:

• الاستخدام المتسق لإجراءات الموافقة المعجلة المنصوص عليها في قانون إدارة موارد إعادة التدوير في الاتحاد الأوروبي لمشاريع إعادة التدوير والمعالجة ذات الأهمية الاستراتيجية، وربما أيضًا مشاريع الاستخراج في ألمانيا وأوروبا.
• إنشاء وتجهيز نقاط اتصال وطنية فعالة ("مراكز خدمة شاملة") وفقًا لقانون إدارة المخاطر الائتمانية.

بناء تحالفات استراتيجية وتنويع الواردات:

• الترويج الفعال للتعاون بين الشركات من أجل الشراء المشترك لمنتجات جنوب شرق أوروبا المكررة بالفعل أو المنتجات الوسيطة الهامة (مثل المغناطيس) من مصادر متنوعة، ويفضل أن تكون قائمة على القيمة.
• مراجعة وإنشاء مخزون استراتيجي موجه نحو التطبيق، إذا لزم الأمر، للمكونات الحساسة بشكل خاص من المعدات الكهربائية أو المكونات المصنعة منها.

التمويل الموجه للمشاريع التجريبية والتوضيحية:

• توفير رأس المال الاستثماري والتمويل لتوسيع نطاق أساليب البحث الألمانية والأوروبية الواعدة في مجال إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة (مثل التفكيك الآلي، وتقنيات الفصل الفعالة) والاستبدال (مثل المغناطيس الخالي من العناصر الأرضية النادرة) إلى نطاق صناعي (مستوى نضج التكنولوجيا 6-8).

التدابير متوسطة المدى (2-7 سنوات)

إنشاء محطات إعادة التدوير والمعالجة التجارية:

• إنشاء حوافز وإزالة عوائق الاستثمار لبناء أولى المصانع التجارية لإعادة تدوير المنتجات المحتوية على العناصر الأرضية النادرة (وخاصة المغناطيس والبطاريات والنفايات الإلكترونية) ولمعالجة مركزات العناصر الأرضية النادرة في ألمانيا/أوروبا.
• يشمل ذلك فصل العناصر منخفضة و عالية الطاقة، بالإضافة إلى إنتاج المعادن.

تطبيق "التصميم من أجل إعادة التدوير" وجوازات سفر المنتجات الرقمية:

• تطوير وتطبيق تدريجي لمعايير ملزمة لتصميم المنتجات الصديقة لإعادة التدوير لمجموعات المنتجات ذات الصلة (مثل المحركات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية) على مستوى الاتحاد الأوروبي.
• إنشاء جوازات سفر رقمية للمنتجات توفر معلومات عن التركيب المادي (بما في ذلك محتوى SEE) والتفكيك.

التوسع المنهجي وتعميق شراكات المواد الخام:

• إبرام وتنفيذ شراكات في مجال المواد الخام مع دول مختارة تمتلك رواسب في جنوب شرق أوروبا. التركيز على الالتزام بمعايير الحوكمة البيئية والاجتماعية والمؤسسية العالية، وتعزيز خلق القيمة المحلية، وإقامة علاقات توريد موثوقة.
• دعم الشركات الألمانية للمشاركة في مشاريع التعدين والمعالجة الدولية المستدامة من خلال أدوات ترويج التجارة الخارجية (مثل ضمانات UFK).

فحص المصادر الأولية المحلية/الأوروبية، والترويج لها عند الضرورة:

• إجراء دراسات جدوى مفصلة ودراسات الأثر البيئي لأكثر رواسب جنوب شرق أوروبا الواعدة (مثل كيرونا، فين).
• إذا كانت النتائج إيجابية وتخضع لأشد المتطلبات البيئية والاجتماعية صرامة، فضلاً عن ضمان القبول الاجتماعي: تمويل موجه للمشاريع التجريبية للتطوير والمعالجة.

الاستثمارات في التعليم والتدريب:

• تطوير وتعزيز برامج الدراسة والتدريب التي تؤهل المتخصصين لسلسلة القيمة الكاملة في جنوب شرق أوروبا - من علوم الأرض إلى هندسة العمليات وعلوم المواد إلى خبراء إعادة التدوير.

التدابير طويلة الأجل (7 سنوات فأكثر):

إنشاء اقتصاد دائري أوروبي قوي لمنطقة جنوب شرق أوروبا:

• إنشاء سوق فعالة للطاقة المتجددة الثانوية من خلال تحسين البنية التحتية لجمع وفرز ومعالجة النفايات، ووضع حصص إلزامية للمحتوى المعاد تدويره (حيثما كان ذلك مناسبًا)، وتعزيز الطلب على المواد المعاد تدويرها.

تمويل مستمر للبحث والتطوير من أجل الابتكارات الثورية:

• دعم طويل الأمد للبحوث الأساسية والتطبيقية لتطوير الجيل القادم من المواد البديلة والتقنيات الخالية تمامًا من الانبعاثات الشمسية الإلكترونية للتطبيقات الرئيسية.

إنشاء أسواق رائدة للمنتجات المستدامة:

• استخدام المشتريات العامة وغيرها من الأدوات لتشجيع المنتجات التي تحتوي إما على طاقة متجددة مستدامة المصدر/معاد تدويرها أو تعتمد على بدائل خالية من الطاقة المتجددة وتتميز بكفاءة عالية في استخدام الموارد.

تتطلب استراتيجية ناجحة للحد من الاعتماد على مصادر الطاقة المتجددة مزيجًا ذكيًا من السياسات. يجب أن يجمع هذا المزيج بين حوافز السوق (مثل الاستثمارات في إعادة التدوير والاستبدال، وتسعير ثاني أكسيد الكربون الذي يعزز بشكل غير مباشر كفاءة استخدام المواد)، ومتطلبات تنظيمية واضحة وموثوقة (مثل حصص إعادة التدوير، ومتطلبات التصميم البيئي، والتزامات الشفافية)، ودعم حكومي مباشر (خاصةً للبحث والتطوير، والمحطات التجريبية، والمشاريع الاستراتيجية ذات المخاطر العالية أو فترات الاسترداد الطويلة). إن ترك المسؤولية الكاملة للشركات، كما كان شائعًا في الماضي، لن يكون كافيًا لإحداث التحول المطلوب، نظرًا لهيكل السوق المحدد (احتكارات القلة، والجهات الحكومية الفاعلة)، ومخاطر الاستثمار العالية، والبعد الجيوسياسي لقضية الطاقة المتجددة.

رؤية طويلة الأجل لإمداد ألمانيا بالمواد الخام الأساسية بشكل مستدام ومرن

ينبغي أن تهدف رؤية ألمانيا طويلة الأجل ليس فقط إلى تقليل اعتمادها بشكل كبير على الدول الموردة للمعادن الأرضية النادرة، بل أيضاً إلى الاضطلاع بدور ريادي في تطوير وتطبيق تقنيات المواد الخام المستدامة ونماذج الاقتصاد الدائري. وهذا يعني:

سلاسل إمداد متنوعة ومرنة

تستورد ألمانيا المواد الخام الأساسية من مصادر متنوعة، حيث تلعب شراكات المواد الخام على قدم المساواة وبما يتوافق مع أعلى معايير الاستدامة دورًا محوريًا.

خلق قيمة أوروبية قوية

يتم استخراج ومعالجة وإعادة تدوير نسبة كبيرة من الطلب على المواد الخام البيئية والمنتجات المصنوعة منها (وخاصة المغناطيس) داخل أوروبا، بدعم من تقنيات تنافسية وصديقة للبيئة.

القيادة الابتكارية

تُعد الشركات والمؤسسات البحثية الألمانية رائدة في تطوير وتسويق تقنيات الاستبدال، وعمليات إعادة التدوير عالية الكفاءة، وتصميمات المنتجات الموفرة للموارد.

الاقتصاد الدائري الراسخ

يتم إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة والمواد الخام الهامة الأخرى بشكل منهجي في حلقات مغلقة، مما يقلل الحاجة إلى المواد الخام الأولية ويقلل من التأثير البيئي.

الاستشراف الاستراتيجي

تمتلك ألمانيا آليات للكشف المبكر عن تغير احتياجات المواد الخام ومخاطر الإمداد المحتملة، ويمكنها تكييف استراتيجياتها بمرونة.

إن الاستقلال في قطاع العناصر الأرضية النادرة ليس غاية ثابتة، بل هو عملية مستمرة من تقليل المخاطر، والتكيف التكنولوجي، والتموضع الاستراتيجي في بيئة عالمية متغيرة باستمرار. ولذلك، فإن تحقيق المرونة على المدى الطويل لا يتطلب جهودًا منفردة فحسب، بل يتطلب أيضًا أولوية سياسية مستدامة، واستثمارات مستدامة، والقدرة على الاستجابة للتحديات والفرص الجديدة كنظام تعليمي. إن الطريق إلى هذا الهدف شاق، ولكنه حاسم لاستدامة ألمانيا مستقبلًا كمركز صناعي ولتحقيق أهدافها البيئية والاجتماعية.

☑️ دعم الشركات الصغيرة والمتوسطة في مجالات الاستراتيجية والاستشارات والتخطيط والتنفيذ

☑️ إنشاء أو إعادة تنظيم الاستراتيجية الرقمية والتحول الرقمي

☑️ توسيع وتحسين عمليات المبيعات الدولية

☑️ منصات التداول العالمية والرقمية بين الشركات

☑️ تطوير الأعمال الرائدة

Konrad Wolfenstein

يسعدني أن أكون مستشارك الشخصي.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة الاتصال بي على الرقم +49 89 89 674 804 (ميونخ) .

أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

Xpert.Digital هو مركز صناعي يركز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/الخدمات اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

بفضل حلولنا الشاملة لتطوير الأعمال، ندعم الشركات المرموقة من الأعمال الجديدة إلى خدمات ما بعد البيع.

تُعدّ معلومات السوق، والتسويق الموجه، وأتمتة التسويق، وتطوير المحتوى، والعلاقات العامة، وحملات البريد، ووسائل التواصل الاجتماعي الشخصية، ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنكم الاطلاع على المزيد من المعلومات على المواقع التالية: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus