Pământuri rare: Dominația Chinei asupra materiilor prime – Pot reciclarea, cercetarea și noile mine să se elibereze de dependența de materiile prime?

Importanța strategică a elementelor de pământuri rare pentru Germania

Elementele de pământuri rare (REE) sunt un grup de elemente chimice care joacă un rol cheie în numeroase tehnologii moderne datorită proprietăților lor fizice și chimice unice. Importanța lor strategică pentru națiuni industrializate precum Germania a crescut exponențial în ultimele decenii, în special în contextul digitalizării, tranziției energetice și aplicațiilor relevante pentru securitate. Cu toate acestea, concentrarea tot mai mare a lanțurilor de aprovizionare globale, în special dominația Chinei, a scos la iveală riscuri economice și geopolitice semnificative. Acest articol analizează problema complexă a elementelor de pământuri rare dintr-o perspectivă germană, evidențiază dependența de China, evaluează abordările actuale de cercetare și dezvoltare pentru noi soluții și prezintă opțiuni strategice pentru Germania pentru a obține o mai mare independență pe termen lung în aprovizionarea cu aceste materii prime critice.

Definiția, proprietățile și clasificarea elementelor de pământuri rare (REE)

Elementele de pământuri rare cuprind 17 metale din tabelul periodic: cele 15 lantanide (lantan (La), ceriu (Ce), praseodim (Pr), neodim (Nd), prometiu (Pm), samariu (Sm), europiu (Eu), gadoliniu (Gd), terbiu (Tb), disprosiu (Dy), holmiu (Ho), erbiu (Er), tuliu (Tm), yterbiu (Yb), lutețiu (Lu)), precum și scandiu (Sc) și ytriu (Y). Aceste metale sunt extrase din minereuri. Proprietățile lor fizice și chimice unice, cum ar fi reactivitatea ridicată (în special cu oxigenul), inflamabilitatea și caracteristicile magnetice și spectroscopice specifice, le fac materii prime foarte căutate.

De obicei, se face o distincție între elementele de pământuri rare ușoare (LSEE), care includ, de exemplu, lantanul, ceriul, praseodimul și neodimul, și elementele de pământuri rare grele (HSEE), cum ar fi terbiul și disprosiul. Această distincție este relevantă deoarece LSEE sunt semnificativ mai abundente decât HSEE în majoritatea zăcămintelor.

Termenul „elemente de pământuri rare” este oarecum înșelător, deoarece aceste elemente nu sunt neapărat rare din punct de vedere geologic. Neodim, de exemplu, este mai comun decât plumbul, iar tuliul este mai abundent decât aurul sau platina. Adevărata provocare și, prin urmare, „raritatea” în sens economic constă mai degrabă în concentrațiile scăzute la care acestea apar în multe zăcăminte și, mai presus de toate, în procesul extrem de complex și costisitor de separare și prelucrare a acestora. Elementele de pământuri rare apar întotdeauna în natură în combinație între ele și cu alte minerale; izolarea lor necesită o multitudine de etape chimice și expertiză specifică. Acest obstacol tehnologic și economic, nu disponibilitatea geologică în sine, este nucleul problemei de aprovizionare.

Mai jos este un tabel care rezumă elementele pământurilor rare:

Cele 17 elemente de pământuri rare – proprietăți și principale aplicații

Cele 17 elemente de pământuri rare – proprietăți și principale aplicații – Imagine: Xpert.Digital

Cele 17 elemente de pământuri rare cuprind atât metale ușoare, cât și grele de pământuri rare, fiecare cu proprietăți unice și aplicații diverse. Scandiul (număr atomic 21) este un element ușor cu rezistență ridicată în aliaje și este utilizat în iluminatul stadioanelor, pile de combustie, tehnologia cu raze X și aliajele ușoare pentru industria aerospațială. Ytriul (39) este unul dintre elementele grele de pământuri rare și este important pentru fosfor și proprietăți supraconductoare, motiv pentru care este utilizat în fosfor pentru afișaje, LED-uri, lasere, supraconductori și ceramică.

Lantanul (57) este foarte reactiv și formează baza lantanidelor. Este utilizat în catalizatori, baterii, sticlă specială și silex. Ceriul (58) este cel mai abundent metal din pământurile rare și servește ca agent de lustruire cu absorbție UV în catalizatori, lustruirea sticlei, filtre UV și cuptoare autocurățate. Praseodimul (59) permite magneți puternici și produce o culoare galben-verzuie în sticlă și ceramică, ceea ce îl face potrivit pentru utilizarea în magneți permanenți, motoare de aeronave și sticlă specială.

Neodim (60) este esențial pentru cei mai puternici magneți permanenți și este utilizat în magneții NdFeB pentru motoare electrice, turbine eoliene, hard disk-uri și difuzoare. Prometiul (61) este radioactiv și cel mai rar metal natural din pământuri rare, utilizat în afișaje luminoase, baterii nucleare și instrumente de măsurare. Samariul (62) este potrivit pentru magneți la temperaturi ridicate și pentru absorbția neutronilor în magneți permanenți, bare de control ale reactoarelor nucleare și catalizatori.

Europiul (63) este important pentru fosforul roșu și albastru din LED-uri, lămpi economice și afișaje. Gadoliniul (64) prezintă o absorbție ridicată a neutronilor și proprietăți paramagnetice, motiv pentru care este utilizat ca agent de contrast în RMN, în barele de control și în supraconductori. Terbiul (65) este important pentru fosforul verde și magnetostricția din LED-uri, magneți permanenți și senzori.

Disprosiul (66) crește intensitatea câmpului coercitiv al magneților la temperaturi ridicate și este utilizat în magneți permanenți și lasere pentru temperaturi ridicate. Holmiul (67) posedă cele mai puternice momente magnetice cunoscute și este utilizat în laserele medicale și militare. Erbiul (68) produce o culoare roz și este utilizat în cablurile cu fibră optică, laserele medicale și pentru colorarea sticlei.

Tuliul (69) este cea mai rară lantanidă stabilă și servește ca sursă de raze X în aparatele portabile cu raze X și în lasere. Yterbiul (70) este utilizat pentru laserele cu infraroșu și ca agent reducător în aliajele de oțel inoxidabil. Lutețiul (71) este cel mai scump metal din pământurile rare și este utilizat în tomografia cu emisie de pozitroni, catalizatori petrochimici și experimental în terapia cancerului.

Aplicații cheie și relevanță crescândă pentru tehnologiile viitoare

Elementele de pământuri rare au devenit indispensabile într-o gamă largă de aplicații de înaltă tehnologie datorită proprietăților lor excepționale și joacă un rol central în dezvoltarea tehnologică și competitivitatea economiilor moderne. Importanța lor este în continuă creștere odată cu progresul digitalizării și al tranziției energetice globale.

Domeniile cheie de aplicare includ:

• Magneți permanenți: Magneții neodim-fier-bor (NdFeB) sunt cei mai puternici magneți permanenți cunoscuți și sunt esențiali pentru motoarele electrice compacte și de înaltă performanță din vehiculele electrice, mașinile hibride, bicicletele electrice, roboții și echipamentele industriale. Sunt la fel de indispensabili în generatoarele de turbine eoliene (în special turbinele offshore fără angrenaje), unitățile de hard disk, difuzoarele și căștile. Disprosiul și terbiul sunt adesea adăugate pentru a menține performanța acestor magneți la temperaturi ridicate.
• Catalizatori: Ceriul este utilizat în catalizatorii auto pentru a reduce emisiile de gaze de eșapament nocive. Lantanul și alte elemente din pământuri rare sunt utilizate în catalizatori pentru rafinarea petrolului (cracare catalitică fluidă) și alte procese chimice.
• Baterii: Lantanul este o componentă importantă a bateriilor nichel-hidrură metalică (NiMH), care sunt utilizate în vehiculele hibride și în electronicele portabile.
• Fosfori: Europiul (pentru roșu și albastru) și terbiul (pentru verde) sunt cruciale pentru calitatea culorii și eficiența diodelor emițătoare de lumină (LED-uri), a lămpilor economice, a afișajelor cu ecran plat (LCD, OLED) și a altor tehnologii de afișare. Ytriul este utilizat și în fosfori.
• Optică și lasere: Lantanul îmbunătățește proprietățile optice ale ochelarilor speciali pentru lentilele camerelor, telescoape și binocluri. Erbiul este utilizat în cablurile cu fibră optică pentru amplificarea semnalului. Neodim, yterbiu, holmiu și erbiu sunt componente importante în diferite tipuri de lasere utilizate în medicină, industrie și comunicații.
• Alte aplicații de înaltă tehnologie includ agenți de lustruire (oxid de ceriu pentru optică de precizie și semiconductori), ceramică specială (ytriu pentru îmbunătățirea rezistenței la temperaturi ridicate), imagistică medicală (gadoliniu ca agent de contrast în RMN-uri), senzori, supraconductori și aplicații în industria de apărare și aerospațială (optică de precizie, sisteme de navigație, controlul dronelor și rachetelor).

Elementele de pământuri rare (REE) sunt de o importanță vitală pentru industriile germane cheie, cum ar fi sectorul auto (în special în timpul tranziției către electromobilitate), ingineria mecanică și a instalațiilor, energiile regenerabile (în principal energia eoliană) și sectoarele electronicii și tehnologiei medicale. Digitalizarea progresivă și obiectivele ambițioase ale tranziției energetice duc la o creștere semnificativă preconizată a cererii globale de REE în următorii ani și decenii. De exemplu, cererea de REE pentru magneți permanenți ar putea crește de zece ori până în 2050. Importanța multor elemente de pământuri rare provine nu numai din potențialele blocaje de aprovizionare sau din concentrarea geografică a producției, ci și din lipsa unor înlocuitori direcți și echivalenți pentru multe dintre aplicațiile lor de înaltă performanță. Deși cercetarea privind materialele de înlocuire se desfășoară intens, REE sunt dificil de înlocuit din punct de vedere tehnologic în multe domenii datorită proprietăților lor electronice și magnetice unice sau pot fi înlocuite doar cu prețul unei performanțe reduse. Această situație de „blocare” tehnologică exacerbează problema dependenței și subliniază urgența atât a creșterii securității aprovizionării, cât și a dezvoltării de soluții tehnologice alternative.

Dependența critică a Germaniei de China pentru pământuri rare: Noi strategii pentru suveranitatea tehnologică

Având în vedere importanța strategică a elementelor de pământuri rare și provocările complexe asociate cu asigurarea securității aprovizionării cu acestea, o analiză amănunțită a situației actuale și a opțiunilor viitoare pentru Germania este esențială. Acest articol își propune să examineze în mod cuprinzător problema pământurilor rare, să analizeze dependența specifică a Germaniei de China, să prezinte stadiul actual al cercetărilor privind noi soluții și, pe baza acestui fapt, să contureze oportunități strategice pentru Germania de a garanta o aprovizionare pe termen lung și sustenabilă cu aceste materii prime critice și de a-și consolida propria suveranitate tehnologică.

Peisajul global al aprovizionării și dependența Germaniei

Aprovizionarea globală cu elemente din pământuri rare este caracterizată de o concentrație excepțional de mare atât în ​​zăcăminte, cât și în extracție, precum și, și chiar mai mult, în procesare. Această concentrare, în special dominația Chinei, reprezintă o provocare strategică semnificativă și un risc potențial pentru națiuni industrializate precum Germania.

Depozite globale, extracție și prelucrare – rolul dominant al Chinei

Deși elementele de pământuri rare, așa cum am menționat anterior, nu sunt extrem de rare din punct de vedere geologic, concentrații viabile din punct de vedere economic se găsesc în relativ puține locații la nivel mondial. Cele mai mari rezerve cunoscute se află în China, care se estimează că deține aproximativ 44 de milioane de tone de oxizi de pământuri rare (SEO). Alte rezerve semnificative se află în Vietnam (aproximativ 22 de milioane de tone), Brazilia și Rusia (aproximativ 21 de milioane de tone fiecare), India (aproximativ 6,9 milioane de tone), Australia (aproximativ 4 milioane de tone) și SUA (aproximativ 1,8 milioane de tone). Groenlanda are, de asemenea, zăcăminte semnificative.

China a jucat un rol de lider în producția minieră globală timp de decenii. În 2021, cota Chinei din producția minieră globală era de aproximativ 61-64% și se estimează că va ajunge la aproximativ 70% în 2023. SUA, Myanmar și Australia sunt alți producători importanți, dar cu cote de piață semnificativ mai mici. Din punct de vedere istoric, SUA a fost cel mai mare producător până la sfârșitul anilor 1980, înainte ca China să-și extindă masiv producția de la începutul mileniului și să înceapă să domine piața.

Dominația Chinei este și mai pronunțată în rafinarea și prelucrarea elementelor de pământuri rare. Aici, China controlează aproximativ 90% din capacitatea globală. Aceasta înseamnă că chiar și concentratele de pământuri rare exploatate în alte țări (de exemplu, SUA sau Australia) trebuie adesea transportate în China pentru separare și rafinare. Această etapă - separarea elementelor de pământuri rare, foarte similare din punct de vedere chimic, unele de altele și de elementele însoțitoare - este solicitantă din punct de vedere tehnologic și necesită mult capital.

Dominația Chinei nu este atribuibilă exclusiv bogatelor sale resurse geologice, ci este rezultatul unei strategii industriale pe termen lung. În trecut, aceasta a implicat adesea acceptarea unor standarde de mediu mai scăzute și utilizarea subvențiilor de stat pentru a obține și menține o poziție dominantă pe piață. Acest lucru a dus frecvent la neprofitabilitatea producției din țările occidentale, ceea ce a dus la închiderea minelor și a instalațiilor de procesare. În ultimii ani, China și-a consolidat industria pământurilor rare, utilizând cote și tarife de export (istoric și potențial în viitor) ca mecanisme de control și concentrându-se din ce în ce mai mult pe producția de produse cu valoare mai mare și crearea de valoare în propriile granițe. Un pas semnificativ a fost interdicția impusă la sfârșitul anului 2023 asupra exportului de tehnologii de procesare a pământurilor rare pentru magneți, cimentând și mai mult dependența sa tehnologică.

O altă distincție importantă se referă la elementele de pământuri rare ușoare (LSEE) și grele (HSEE). Deși LSEE, cum ar fi lantanul și ceriul, sunt relativ abundente și exploatate în afara Chinei, aprovizionarea cu anumite elemente critice HSEE, esențiale pentru aplicații de înaltă performanță, cum ar fi magneții permanenți (de exemplu, disprosiul, terbiul), depinde aproape în întregime de China și de țara vecină Myanmar. Această dependență specifică de elementele HSEE, care se găsesc adesea în pietrele de adsorbție ionica a căror exploatare este deosebit de problematică din punct de vedere ecologic, reprezintă un punct critic în lanțul de aprovizionare global.

Producția și rezervele globale de mine de pământuri rare, pe țări (pe baza datelor pentru 2021/2022)

Producția și rezervele globale de mine de pământuri rare pe țări (pe baza datelor din 2021/2022) – Imagine: Xpert.Digital

Notă: Cifrele pot varia ușor în funcție de sursă și de anul colectării datelor. SEO = Oxizi de pământuri rare. Cifrele privind rezervele pentru China variază considerabil de la o sursă la alta.

Producția globală de minerale din pământuri rare (SEM) este dominată de China, care a reprezentat aproximativ 61-64% din producția globală în 2021, cu 168.000 de tone. Statele Unite s-au clasat pe locul al doilea cu 43.000 de tone (15,5-16% cotă de piață), urmate de Myanmar cu 26.000 de tone (9,4-7,5%) și Australia cu 22.000 de tone (8,0-5,9%). Thailanda a produs 8.000 de tone (2,9% cotă de piață). Vietnamul a avut o producție scăzută de aproximativ 360 de tone în 2021, potrivit DERA, deși USGS raportează cifre mai mari. Alte țări, precum Brazilia, Rusia și India, au în prezent o producție scăzută. Producția globală totală s-a ridicat la aproximativ 270.000-280.000 de tone.

Situația este diferită atunci când ne uităm la rezerve: China are aproximativ 44 de milioane de tone de SEO (36,7-63% din rezervele globale), Vietnam 22 de milioane de tone (18,3%), Brazilia și Rusia câte 21 de milioane de tone fiecare (17,5% fiecare). India are 6,9 ​​milioane de tone (5,8%), Australia 4 milioane de tone (3,3%), iar SUA 1,8 milioane de tone (1,5%). Groenlanda are rezerve de 1,5 milioane de tone (1,3%), dar în prezent nu produce. Rezervele globale totale sunt estimate la 120-166 de milioane de tone de SEO.

Analiza dependenței de importuri a Germaniei și a UE față de China

Dominația Chinei în lanțul global de aprovizionare cu elemente de pământuri rare (REE) duce la o dependență semnificativă de importuri pentru Germania și întreaga Uniune Europeană. Date recente de la Oficiul Federal de Statistică arată că, în 2024, Germania a importat aproximativ 3.400 de tone de elemente de pământuri rare direct din China, reprezentând 65,5% din totalul importurilor sale de REE. Pentru UE în ansamblu, ponderea importurilor directe din China în 2024 a fost de 46,3% (6.000 de tone), urmată de Rusia cu 28,4% și Malaezia cu 19,9%.

Dependența este deosebit de critică pentru anumite elemente de pământuri rare necesare pentru magneții de înaltă performanță, cum ar fi neodim, praseodim și samariul. Acestea au fost importate aproape în întregime din China în 2024. Situația este similară și pentru produsele procesate. De exemplu, 84% din metalele de pământuri rare importate în Germania și aproximativ 85-94% din magneții NdFeB produși la nivel mondial și importați în Germania provin din China.

Această dependență are implicații macroeconomice semnificative. Se estimează că, în 2022, aproximativ 22% din valoarea adăugată brută a sectorului de producție din Germania (echivalentul a 161 de miliarde de euro) depindea de disponibilitatea elementelor de pământuri rare. Printre sectoarele deosebit de afectate se numără producția de alte vehicule (67% din valoarea adăugată depinde de elemente de pământuri rare), producția de autovehicule (65%) și fabricarea de produse electronice și optice (55%).

Este important de menționat că înregistrarea statistică a originii elementelor de pământuri rare poate subestima dependența reală de China. Dacă se înregistrează doar țara finală de expediere, unitățile de prelucrare din țări terțe pot ascunde proveniența originală chineză a elementelor brute de pământuri rare. De exemplu, Austria și Estonia acționează ca procesatori pentru importurile germane, iar Malaezia este un furnizor major al UE. Cu toate acestea, întrucât China domină rafinarea la nivel mondial, este foarte probabil ca o mare parte din materiile prime prelucrate în aceste țări să provină inițial din China. Prin urmare, statisticile oficiale de import pot să nu reflecte întreaga amploare a interconectării cu sursele chineze.

Dependența de import a Germaniei și a UE de China pentru anumite pământuri rare și produse procesate (pe baza datelor pentru 2023/2024)

Dependența de import a Germaniei și a UE de China pentru anumite pământuri rare și produse procesate (pe baza datelor pentru 2023/2024) – Imagine: Xpert.Digital

Notă: Cifrele se bazează pe cele mai recente date disponibile, în mare parte pentru 2023/2024. Procentele exacte pot varia ușor în funcție de sursa datelor și de metodologia sondajului.

Germania și Uniunea Europeană depind semnificativ de China pentru elemente de pământuri rare și produse prelucrate, așa cum demonstrează datele recente din 2023 și 2024. Germania își procură 65,5% din materiile prime și oxizii elementelor de pământuri rare din China, în timp ce UE este puțin mai puțin dependentă, cu 46,3%. Ceilalți furnizori majori ai Germaniei sunt Austria (23,2%) și Estonia (5,6%). UE se diversifică mai mult, aprovizionându-se și cu 28,4% din Rusia și 19,9% din Malaezia.

Dependența este deosebit de critică în cazul produselor specializate. Neodim, praseodim și samariul, esențiale pentru producția de magneți, provin aproape în întregime din China. Pentru metalele de pământuri rare prelucrate ulterior, ponderea importurilor Germaniei din China variază între 82 și 84%. Situația este la fel de dramatică și pentru magneții permanenți NdFeB, atât Germania, cât și UE aprovizionându-se cu 84 până la 94% din importurile lor din China. Japonia joacă un rol semnificativ ca unică alternativă, reprezentând aproximativ zece procente din producția globală.

Dependența atinge apogeul în cazul elementelor grele de pământuri rare, deoarece UE importă din China 100% din elementele sale grele de pământuri rare procesate, cum ar fi disprosiul și terbiul. În ceea ce privește elementele ușoare de pământuri rare, cum ar fi ceriul, neodimul și praseodimul, 69% din importurile UE provin, de asemenea, din China.

Riscurile economice și geopolitice ale dependenței

Concentrarea ridicată a lanțului de aprovizionare din sud-estul Europei pe China prezintă riscuri economice și geopolitice semnificative pentru Germania și UE. În trecut, China și-a folosit în mod repetat poziția dominantă pe piață pentru a influența prețurile și a utiliza aprovizionarea ca instrument politic.

Un exemplu binecunoscut este limitarea exporturilor de metale sud-africane (SEE) către Japonia în 2010, în timpul unei dispute teritoriale. Evoluții mai recente, cum ar fi impunerea de către China a controalelor la exportul anumitor metale și magneți SEE în aprilie 2025, au evidențiat din nou vulnerabilitatea industriilor occidentale. Aceste măsuri au dus la creșteri semnificative ale prețurilor pe piața globală din afara Chinei - oxidul de disprosiu, de exemplu, costa până la 300 USD pe kilogram - și au amenințat să provoace opriri ale producției în industria auto germană în termen de patru până la șase săptămâni, pe măsură ce stocurile s-au diminuat rapid.

Astfel de întreruperi ale aprovizionării sau creșteri drastice ale prețurilor pun în pericol competitivitatea industriilor germane cheie, în special în domeniile electromobilității, energiilor regenerabile și tehnologiei înalte și pot împiedica grav atingerea obiectivelor ambițioase de tranziție energetică și de transport, precum și digitalizarea. Această dependență este multidimensională: afectează nu numai extracția materiilor prime, ci și, și mai important, rafinarea și producția de produse intermediare, cum ar fi magneții permanenți. Chiar dacă SEE brut ar fi disponibil din alte surse, capacitățile de procesare necesare în afara Chinei pentru a le transforma în metalele sau aliajele de înaltă puritate necesare lipsesc adesea. Aceasta înseamnă că diversificarea producției miniere nu va rezolva singură dependența esențială din partea de mijloc a lanțului valoric. Prin urmare, dezvoltarea capacităților interne europene de rafinare și procesare este un blocaj la fel de critic ca și extracția materiilor prime în sine.

Implicațiile ecologice și sociale ale extracției și procesării globale a SEE

Extracția și prelucrarea elementelor din pământuri rare sunt asociate cu probleme de mediu și sociale semnificative, adesea concentrate în țările miniere și producătoare. Mineritul duce frecvent la distrugeri masive ale mediului, inclusiv eroziunea solului, contaminarea resurselor de apă prin utilizarea de substanțe chimice (de exemplu, acizi, alcali) și metale grele, poluarea aerului cu praf și gaze toxice, precum și distrugerea formelor de viață naturale și pierderea biodiversității. Consumul de apă și energie este, de asemenea, foarte ridicat în aceste procese.

O problemă deosebită este prezența frecventă a oligoelementelor radioactive, cum ar fi toriul și uraniul, în elementele de pământuri rare (REE). Prelucrarea REE generează cantități considerabile de reziduuri – se estimează că producția unei tone de REE produce aproximativ 2.000 de tone de rocă sterilă și reziduuri de prelucrare, inclusiv până la 1,4 tone de deșeuri radioactive. Depozitarea necorespunzătoare a acestor reziduuri, ca în cazul enormului lac de steril de la mina Bayan Obo din China, duce la contaminarea pe termen lung a solului și a apelor subterane.

Impactul social din regiunile miniere este, de asemenea, sever. Acestea includ riscuri semnificative pentru sănătatea lucrătorilor și a populației locale, de exemplu, din cauza expunerii la praf (pneumoconioză în Baotou) sau a contactului cu substanțe toxice. Strămutarea comunităților, conflictele funciare și încălcările drepturilor omului sunt frecvente. Corupția și măsurile de siguranță inadecvate sunt deosebit de răspândite în țările cu standarde de mediu și sociale scăzute.

În trecut, China a acceptat standarde de mediu mai scăzute și a tolerat adesea problemele asociate pentru a obține dominația pe piață. Mai recent, există indicii că China încearcă să externalizeze cele mai dăunătoare părți ale producției către țări vecine, cum ar fi Myanmar. Deși această mutare a costurilor de mediu și sociale a redus costurile de producție pentru industriile occidentale pe termen scurt, a dus la dileme etice și la o externalizare a costurilor reale ale producției de surse economice orientale pe termen lung. O strategie de aprovizionare durabilă pentru Germania și Europa trebuie să ia în considerare și să internalizeze aceste aspecte, mai degrabă decât să mute pur și simplu problemele geografic. Prin urmare, dezvoltarea și implementarea capacităților interne europene de extracție și procesare trebuie realizate în conformitate cu cele mai înalte standarde de mediu și sociale, ceea ce, la rândul său, afectează viabilitatea economică a unor astfel de proiecte.

Beneficiați de expertiza extinsă, în cinci domenii, a Xpert.Digital într-un pachet complet de servicii | Cercetare și dezvoltare, XR, PR și optimizare a vizibilității digitale - Imagine: Xpert.Digital

Xpert.Digital deține cunoștințe aprofundate în diverse industrii. Acest lucru ne permite să dezvoltăm strategii personalizate, aliniate cu precizie cerințelor și provocărilor segmentului dumneavoastră specific de piață. Prin analiza continuă a tendințelor pieței și monitorizarea evoluțiilor din industrie, putem acționa proactiv și oferi soluții inovatoare. Combinația dintre experiență și expertiză generează valoare adăugată și oferă clienților noștri un avantaj competitiv decisiv.

Mai multe informații aici:

• Beneficiați de cele 5 domenii de expertiză ale Xpert.Digital într-un singur pachet – începând de la doar 500 €/lună

Abordări de cercetare și dezvoltare pentru reducerea dependenței

Având în vedere dependența critică de elementele de pământuri rare și riscurile asociate, eforturile intensive de cercetare și dezvoltare (C&D) sunt esențiale pentru a găsi soluții alternative și a consolida securitatea pe termen lung a aprovizionării pentru Germania și Europa. Activitățile de C&D se concentrează în principal pe trei domenii: înlocuirea și îmbunătățirea eficienței, reciclarea și economia circulară, precum și dezvoltarea și extracția durabilă a unor noi surse de materii prime primare și secundare.

Substituție și eficiență

Înlocuirea elementelor de pământuri rare (REE) cu alte materiale sau utilizarea tehnologiilor care nu necesită deloc REE reprezintă o abordare cheie a cercetării. În paralel, eforturile vizează utilizarea REE mai eficientă pentru a reduce necesarul specific per unitate de aplicare.

Materiale de înlocuire pentru magneți

Magneții permanenți, în special magneții NdFeB, reprezintă una dintre principalele aplicații pentru SEE și un blocaj critic. Cercetarea se concentrează aici pe mai multe clase alternative de materiale:

• Magneți din nitrură de fier (FeN): Aceștia sunt considerați o alternativă promițătoare fără SEE. Compania americană Niron Magnetics conduce comercializarea magneților FeN și construiește o unitate de producție în Minnesota, SUA, susținută de finanțare guvernamentală. ARPA-E din SUA finanțează, de asemenea, proiecte de cercetare privind magneții FeN.
• Magneți pe bază de mangan: Aliaje precum mangan-bismut (MnBi) și mangan-aluminiu (MnAl) sunt cercetate intens. Laboratorul Ames din SUA a dezvoltat magneți MnBi care prezintă proprietăți deosebit de bune la temperaturi ridicate și sunt deja testați în motoare în cooperare cu parteneri industriali. Activități de cercetare privind MnBi au loc și în Europa, de exemplu la institute austriece și germane, concentrându-se pe procese de sinteză optimizate, cum ar fi torsiunea la înaltă presiune (HPT) și recoacerea termomagnetică.
• Aliaje cu entropie ridicată (HEA): Această clasă de materiale este, de asemenea, investigată pentru potențialul său pentru aplicații magnetice, dar se află adesea încă într-un stadiu incipient de cercetare.
• „Magneți cu spațiu liber”: Scopul este de a dezvolta magneți care să reducă decalajul de performanță și cost dintre magneții de ferită ieftini și magneții SEE de înaltă performanță. MnBi este considerat un potențial candidat în acest context.

Dezvoltarea magneților fără SEE este o cursă globală. În timp ce SUA iau deja măsuri concrete către producția și comercializarea pilot, în special cu magneții FeN și MnBi, Europa trebuie să își intensifice eforturile pentru a evita rămânerea în urmă din punct de vedere tehnologic și pentru a preveni o nouă dependență, de data aceasta de SUA, pentru tehnologiile cu magneți fără SEE.

Materiale alternative pentru catalizatori

Ceriul, un element ușor de pământ rar (REE), joacă un rol important în convertoarele catalitice cu trei căi (TWC) pentru purificarea gazelor de eșapament auto. Cercetările în acest domeniu se concentrează mai puțin pe înlocuirea completă a ceriului, deoarece este unul dintre cele mai comune și ieftine REE, și mai mult pe reducerea utilizării metalelor din grupa platinei (PGM) mai scumpe și critice, cum ar fi platina, paladiul și rodiul.

• Abordările includ dezvoltarea de catalizatori pe bază de cupru care pot reduce semnificativ conținutul de PGM.
• Cercetările pentru optimizarea nanoparticulelor de oxid de ceriu își propun să crească eficiența acestora în catalizatori și, prin urmare, să reducă potențial utilizarea materialelor.
• TU Darmstadt cercetează dependența de oxigen a fosforilor pe bază de ceriu, care ar putea fi relevantă și pentru înțelegerea chimiei ceriului în catalizatori.

În domeniul catalizatorilor auto, principalul factor determinant pentru cercetarea substituției este mai puțin disponibilitatea ceriului și mai mult costul și caracterul critic al pompelor de protoni (PGM). Înlocuirea ceriului în sine tinde să fie mai puțin importantă decât, de exemplu, înlocuirea electrozilor externi grei din magneți.

Materiale de înlocuire pentru fosfor

Europiul, terbiul și ytriul sunt esențiale pentru calitatea culorii și eficiența LED-urilor și a afișajelor. Cercetarea caută alternative fără SEE

• Puncte cuantice (QD-uri): Nanocristalele semiconductoare (de exemplu, pe bază de cadmiu, indiu, perovskit sau sulfură de cupru-indiu) pot emite lumină cu o eficiență ridicată în culori specifice și sunt investigate ca o alternativă promițătoare la fosforul SEE în afișaje și iluminat. Cu toate acestea, provocările includ toxicitatea unor materiale QD (în special a celor care conțin cadmiu), stabilitatea lor pe termen lung în condiții de funcționare și costul producției de masă.
• Diode organice emițătoare de lumină (OLED): Acestea sunt deja o tehnologie consacrată, fără SEE, pentru afișaje, dar se desfășoară cercetări continue asupra materialelor pentru a îmbunătăți eficiența, durata de viață și costul.
• Noi materiale cu fosfor: Se desfășoară cercetări asupra unor noi materiale anorganice cu fosfor care fie renunță complet la elementele energetice critice (CEE), fie reduc proporția de CEE critici. Adesea, însă, acest lucru implică optimizarea sistemelor existente (de exemplu, prin dopare cu elemente mai puțin critice sau îmbunătățirea eficienței cuantice), mai degrabă decât o înlocuire completă.

Deși s-au înregistrat progrese cu materiale fosforoase alternative, cum ar fi diodele cuantice (QD), eliminarea completă a fosforului pe bază de SEE, în special în aplicațiile care necesită cea mai înaltă calitate a culorii și eficiență, rămâne o provocare semnificativă. Tendința se îndreaptă adesea spre creșterea eficienței și reducerea conținutului de SEE, mai degrabă decât spre înlocuirea completă cu materiale complet noi.

Reducerea cerințelor SEE prin eficiența materialelor și modificări de proiectare

Pe lângă substituție, reducerea cerinței specifice SEE per aplicație este o pârghie importantă.

• Ca parte a proiectului emblematic „Criticalitatea Pământurilor Rare”, Institutele Fraunhofer au dezvoltat tehnologii pentru a reduce semnificativ nevoia de neodim și disprosiu în magneții permanenți prin procese de fabricație optimizate (de exemplu, fabricație cu formă aproape netă pentru a evita pierderile de material), materiale magnetice alternative și un design al motoarelor electrice care permite reciclarea – potențial până la o cincime din valoarea actuală.
• Optimizările constructive ale acționărilor electrice, cum ar fi îmbunătățirea răcirii, pot reduce temperatura de funcționare și, prin urmare, nevoia de elemente de stabilizare a temperaturilor ridicate, cum ar fi disprosiul.
• În general, dezvoltarea de produse care necesită mai puține materii prime critice de la bun început este un aspect important al eficienței resurselor.

Eficiența materialelor și inovațiile în design reprezintă adesea soluții mai pragmatice și mai viabile din punct de vedere economic pe termen scurt și mediu decât înlocuirea completă cu materiale complet noi, a cărei dezvoltare este lungă, costisitoare și riscantă. Cu toate acestea, aceste îmbunătățiri incrementale pot, per ansamblu, să contribuie semnificativ la reducerea criticității.

Reciclarea și economia circulară

Reciclarea elementelor de pământuri rare din produsele vechi și din deșeurile de producție este un alt pilon crucial pentru reducerea dependenței de importuri și conservarea resurselor primare.

Tehnologiile actuale de reciclare și viabilitatea lor economică

Pentru reciclarea SEE, în special a magneților permanenți (de exemplu, NdFeB) și a bateriilor, există diverse abordări tehnologice:

• Procese hidrometalurgice: În acest proces, metalele sunt extrase selectiv dintr-o soluție, adesea după digestia prealabilă a materialelor cu acizi. Aceasta este o metodă consacrată în prelucrarea minereurilor și este, în principiu, aplicabilă multor compoziții magnetice.
• Procese pirometalurgice: În aceste procese, materialele sunt topite la temperaturi ridicate, permițând acumularea de SEE în zgură. Aceste procese nu produc ape uzate și au potențial mai puține etape de proces decât rutele hidrometalurgice.
• Extracția în fază gazoasă și procesele electrochimice: Acestea sunt abordări suplimentare pentru separarea și recuperarea SEE.
• Fragilizarea cu hidrogen (Prelucrarea cu hidrogen a deșeurilor de magneți, HPMS): În acest proces, magneții NdFeB sunt expuși la hidrogen, ceea ce duce la fragilizarea și dezintegrarea lor într-o pulbere. Această pulbere poate fi apoi utilizată direct pentru fabricarea de noi magneți (reciclarea materialelor) sau pentru procesare chimică ulterioară.

Cu toate acestea, viabilitatea economică a reciclării SEE rămâne adesea un obstacol major. Aceasta depinde în mare măsură de prețurile actuale pentru SEE primar, de concentrația elementelor valoroase (în special SEE grele, cum ar fi disprosiul) din fluxul de deșeuri și de costurile de colectare, dezmembrare și procesare. Pentru multe produse scoase din uz, cum ar fi smartphone-urile, cantitatea de SEE utilizată este atât de mică încât reciclarea nu este adesea profitabilă. Prin urmare, ratele de reciclare a SEE în Europa se situează în prezent în intervalul procentual scăzut de o singură cifră sau chiar mai mici.

Principalele probleme sunt:

• Rate de colectare scăzute și ineficiente: Multe produse care conțin SEE nu intră în fluxurile oficiale de reciclare.
• Demontare complexă: Componentele SEE sunt adesea integrate permanent în produse și dificil de accesat. Demontarea manuală consumă mult timp și este costisitoare.
• Fluxuri eterogene de materiale: Compoziția deșeurilor electronice și a altor fracțiuni de deșeuri variază foarte mult, ceea ce îngreunează dezvoltarea unor procese standardizate de reciclare.
• Cerințe de puritate ridicată: Pentru reutilizare în aplicații de înaltă performanță, SEE reciclat trebuie adesea să aibă niveluri foarte ridicate de puritate, ceea ce crește costul procesării.

Viabilitatea economică a reciclării deșeurilor ecologice din sudul Angliei se confruntă cu o problemă de tipul „oul și găina”: volumele mici colectate și procesele complexe din punct de vedere tehnologic, încă necompletate, fac reciclarea costisitoare, ceea ce, la rândul său, inhibă investițiile în instalații mai mari și cercetări suplimentare. Fără economii de scară, progrese tehnologice în automatizarea demontării și separării și cadre de reglementare de susținere (de exemplu, cote de reciclare obligatorii, cerințe pentru proiectarea produselor reciclabile - „Design for Recycling”), crearea unei industrii de reciclare a deșeurilor ecologice din sudul Angliei cuprinzătoare și viabile din punct de vedere economic rămâne o provocare majoră.

Progrese și provocări în construirea unei infrastructuri europene de reciclare

În ciuda provocărilor, există progrese vizibile în construirea unei infrastructuri europene de reciclare pentru SEE (energie regenerabilă stratificată). În cadrul Legii privind materiile prime critice (CRMA), UE și-a stabilit obiectivul ambițios de a satisface cel puțin 25% din cererea sa anuală de materii prime strategice prin reciclare până în 2030.

Mai multe instalații pilot și inițiative comerciale inițiale au fost înființate sau se află în fazele de planificare în Europa:

• Heraeus Remmoy (Bitterfeld, Germania): În mai 2024, a pus în funcțiune cea mai mare instalație de reciclare a magneților din pământuri rare din Europa. Instalația are o capacitate inițială de procesare de 600 de tone de magneți uzați pe an, care poate fi crescută până la 1.200 de tone pe termen mediu. Se preconizează că tehnologia utilizată va reduce emisiile de CO2 cu 80% față de extracția primară.
• Carester/Caremag (Lacq, Franța): Planifică construirea unei instalații la scară largă pentru rafinarea și reciclarea elementelor de pământuri rare (REE), programată să intre în funcțiune la sfârșitul anului 2026. Instalația este planificată să proceseze 2.000 de tone de magneți uzați și 5.000 de tone de concentrate de REE primare pe an, cu accent pe recuperarea REE ușoare și grele, cum ar fi neodim, praseodim, disprosiu și terbiu. Proiectul a fost clasificat drept proiect strategic de către Comisia Europeană.
• Mkango Resources / HyProMag: Dezvoltă instalații de reciclare în Regatul Unit (prin intermediul HyProMag Ltd) și planifică o instalație în Pulawy, Polonia (prin intermediul Mkango Polska), care a fost, de asemenea, recunoscută ca proiect strategic al UE. Aceste proiecte utilizează adesea procesul HPMS.
• LIFE INSPIREE (Italia): Un proiect finanțat de UE care vizează recuperarea a până la 700 de tone de SEE (neodim, paladiu, disprosiu) anual din magneți electronici reziduali, la scară industrială. Obiectivul pe termen lung (până în 2040) este o capacitate de peste 20.000 de tone pe an.

Aceste inițiative demonstrează că se depun eforturi atât la nivel de cercetare, cât și la nivel industrial pentru a stabili o economie circulară pentru pământurile rare și deșeurile solare (REE) în Europa. Cu toate acestea, construirea unei infrastructuri europene de reciclare a REE, cuprinzătoare, diversificată și viabilă din punct de vedere economic, este un proces de lungă durată. Necesită investiții substanțiale și continue în dezvoltarea tehnologiei, sisteme de colectare și logistică, precum și depășirea provocărilor legate de scalare, de la instalațiile pilot (adesea TRL 6-7) la aplicații industriale la scară largă. În acest context, obiectivele de reciclare stabilite de UE trebuie considerate extrem de ambițioase.

Proiecte de cercetare germane și europene și rezultatele/potențialul acestora (începând cu 2024/2025)

Peisajul cercetării din Germania și Europa este foarte activ în domeniul reciclării și substituirii SEE, susținut de instituții de cercetare și de programe naționale și europene de finanțare.

• Societatea Fraunhofer: Diverse institute aduc contribuții importante.
  • Institutul Fraunhofer pentru Reciclare și Strategie a Resurselor (IWKS) este lider în dezvoltarea tehnologiilor de reciclare pentru magneții NdFeB. Proiecte precum FUNMAG (reciclarea magneților pentru e-mobilitate) și RecyPer (producția de tipuri definite de magneți din fluxuri mixte de magneți reziduali) utilizează și optimizează procese precum fragilizarea cu hidrogen (HPMS). Reciclarea magneților din turbinele eoliene este, de asemenea, un obiectiv cheie de cercetare.
  • Institutul Fraunhofer pentru Inginerie Interfacială și Biotehnologie (IGB) cercetează procese biotehnologice pentru recuperarea SEE.
  • Proiectul emblematic Fraunhofer, „Criticalitatea Pământurilor Rare”, finalizat, a pus baze importante pentru substituire, îmbunătățirea eficienței și reciclare.
• Asociația Helmholtz:
  • Institutul Helmholtz Freiberg pentru Tehnologia Resurselor (HIF) de la HZDR este, de asemenea, foarte activ. Proiectul BioKollekt dezvoltă metode biotehnologice (de exemplu, utilizând peptide) pentru extracția selectivă a metalelor, inclusiv a SEE, din fluxuri complexe de materiale, cum ar fi deșeurile electronice. Proiectul Renare (parte a proiectului emblematic H2Giga) investighează reciclarea materiilor prime critice, inclusiv a SEE, din electrolizoare folosind procese inovatoare de flotație și extracție a particulelor lichid-lichid.
• Proiecte finanțate de UE:
  • SUSMAGPRO (finalizat în noiembrie 2023) a fost un proiect de pionierat pentru stabilirea unui lanț european de aprovizionare cu reciclare pentru magneții SEE. Acesta a demonstrat cu succes producția și utilizarea magneților reciclați în difuzoare și motoare electrice.
  • REEsilience (care se desfășoară până în 2026) se bazează pe rezultatele SUSMAGPRO și își propune să stabilească un lanț de aprovizionare european rezilient pentru magneții SEE, inclusiv prin dezvoltarea de instrumente software pentru optimizarea utilizării materialelor secundare și prin îmbunătățirea tehnologiilor de fabricare a aliajelor și de prelucrare a pulberilor.
  • GREENE și HARMONY sunt proiecte UE mai noi, demarate în 2024. GREENE se concentrează pe reducerea conținutului de SEE din magneți prin reproiectarea inovatoare a microstructurii. HARMONY își propune să stabilească o buclă pilot de reciclare pentru magneții permanenți din diverse aplicații (turbine eoliene, motoare electrice, deșeuri electronice).
  • Alte proiecte relevante includ REMANENCE (finalizat, recuperarea magneților NdFeB), SecREEts (extracția SEE din roca fosfatică în producția de îngrășăminte) și proiectul EURARE finalizat, care a pus bazele unei industrii europene a SEE și a evaluat zăcămintele europene.
• Alte părți interesate: Öko-Institut produce în mod regulat studii și elaborează planuri strategice pentru gestionarea durabilă a resurselor din sudul Europei de Sud, reciclarea jucând un rol central.

Peisajul cercetării din Germania și Europa este dinamic și abordează întregul lanț valoric, de la substituție și reciclare până la metode alternative de extracție. O dezvoltare clară este evidentă, trecând de la cercetarea fundamentală la proiecte pilot orientate spre aplicații și abordări comerciale inițiale. Conectarea în rețea a unor instituții de cercetare excelente cu industria, precum și finanțarea specifică prin programe naționale și europene, sunt factori cruciali în acest proces. Cu toate acestea, cea mai mare provocare rămâne transferul cu succes al rezultatelor cercetării în aplicații industriale largi și scalarea acestora către procese viabile din punct de vedere economic (depășirea „văii morții” pentru inovare). Demonstrarea fezabilității tehnice la un nivel relevant (niveluri ridicate de pregătire tehnologică, TRL) este la fel de importantă ca dezvoltarea de modele de afaceri viabile.

Dezvoltarea și extracția durabilă a noilor resurse

Pe lângă substituire și reciclare, dezvoltarea de noi surse de materii prime primare și secundare este o componentă importantă pentru diversificarea aprovizionării cu resurse naturale (SEE).

Potențialul depozitelor din Europa de Sud-Est

Europa posedă zăcăminte de SEE semnificative din punct de vedere geologic, dar până acum în mare parte neexploatate.

• Suedia: Zăcământul Per Geijer de lângă Kiruna, explorat de compania minieră de stat LKAB, este considerat cel mai mare zăcământ cunoscut din Europa, conținând peste 1 milion de tone de oxizi de pământuri rare. LKAB intenționează să înceapă exploatarea în 2027, deși nu se așteaptă ca capacitatea de producție maximă să fie atinsă decât peste încă 10-15 ani. Minereul de la Per Geijer conține aproximativ 0,2% oxizi de pământuri rare (REE), pe lângă fier și fosfat. Un alt zăcământ suedez important este Norra Kärr, care este deosebit de bogat în REE grele.
• Norvegia: Complexul de carbonatit fen din sudul Norvegiei este considerat cel mai mare zăcământ de elemente de pământuri rare (REE) din Europa. Estimările sugerează un zăcământ total de REE de 8,8 milioane de tone, din care aproximativ 1,5 milioane de tone sunt relevante din punct de vedere magnetic. Compania Rare Earths Norway (REN) explorează zona și consideră că exploatarea minieră este realistă începând cu 2030, ceea ce ar putea acoperi 10% din cererea europeană.
• Finlanda: Mina de fosfat Sokli din Laponia are, de asemenea, potențial pentru extracția de SEE ca produs secundar.
• Groenlanda: Zăcăminte precum Kvanefjeld, Kringlerne și Sarfartoq posedă resurse semnificative din sudul Europei de Sud. Cu toate acestea, dezvoltarea este plină de provocări majore, inclusiv costuri ridicate ale infrastructurii, condiții climatice extreme, lipsa lucrătorilor calificați și procese complexe de autorizare.
• Alte apariții: Există apariții mai mici sau mai puțin studiate și în Germania (de exemplu, Storkwitz în Saxonia, care este considerată neeconomică, și argile bavareze cu concentrații scăzute), Grecia și Spania.

Cu toate acestea, dezvoltarea acestor zăcăminte europene se confruntă cu obstacole semnificative. Acestea includ costuri de investiții și operare adesea ridicate în comparație cu producătorii consacrați precum China, procese de autorizare lungi și complexe (adesea 10-15 ani), reglementări stricte de mediu (în special în ceea ce privește urmele radioactive, cum ar fi toriul și uraniul) și necesitatea de a obține acceptarea publică pentru proiectele miniere. Deși aceste zăcăminte ar putea contribui la diversificare pe termen lung, ele nu oferă o soluție pe termen scurt pentru dependențele actuale. Prin urmare, o strategie de legătură care se bazează pe reciclare, substituire și diversificarea surselor de import existente este esențială.

Evaluarea unor zăcăminte selectate din Europa de Sud-Est – potențial, viabilitate economică, aspecte de mediu, cronologie

Evaluarea unor zăcăminte selectate din SEE-ul european – potențial, viabilitate economică, aspecte de mediu, cronologie – Imagine: Xpert.Digital

Evaluarea unor zăcăminte europene selectate de pământuri rare relevă diverse stadii de dezvoltare și potențial. Zăcământul suedez Per Geijer/Kiruna este operat de compania de stat LKAB și se află în prezent în faza de explorare, cu o cerere de autorizație în curs de depunere. Cu resurse estimate care depășesc un milion de tone de elemente de pământuri rare (SE) și o proporție mai mare de pământuri rare ușoare, exploatarea ar putea începe încă din 2027, deși producția completă nu ar fi atinsă decât peste încă 10-15 ani. Deși zăcământul este potențial viabil din punct de vedere economic ca produs secundar al mineritului de fier și fosfați, acesta necesită investiții substanțiale. Printre provocări se numără urmele radioactive, utilizarea terenurilor și obținerea acceptării din partea populației Sami.

Complexul norvegian de carbonatit fen este dezvoltat de Rare Earths Norway și se află în stadiu avansat de explorare. Cu resurse estimate la 8,8 milioane de tone, inclusiv 1,5 milioane de tone de minereu magnetic mare-mare, exploatarea ar putea fi posibilă începând cu 2030, acoperind potențial zece procente din cererea UE. Evaluarea economică este încă în curs de desfășurare și sunt necesare investiții semnificative. Preocupările legate de mediu includ radioactivitatea din toriu și impactul asupra mediului al mineritului și prelucrării.

Proiectul Norra Kärr al Tasman Metals din Suedia este bogat în elemente grele de pământuri rare și se află în prezent în curs de obținere a autorizațiilor. Fiind un proiect pe termen lung cu un calendar incert, viabilitatea sa economică depinde de prețurile HSEE și de tehnologia de procesare. Reglementările de mediu și conflictele privind utilizarea terenurilor prezintă provocări suplimentare.

Zăcământul finlandez Sokli, deținut de Finnish Minerals Group, oferă un potențial de fosfat regenerabil cu emisii reduse (LEE), cu zăcăminte semnificative de fosfat regenerabil cu emisii reduse (LSEE). Fiind o opțiune pe termen lung pentru subproduse, viabilitatea sa economică depinde de piața fosfaților și de tehnologia de extracție a LEE. Integrarea în operațiunile miniere existente și gestionarea deșeurilor sunt considerații cheie.

Zăcământul Kvanefjeld din Groenlanda, deținut anterior de GGG și acum de Energy Transition Minerals, conține rezerve foarte mari de elemente de pământuri rare, atât ușoare, cât și grele. Cu toate acestea, proiectul este blocat politic de un moratoriu din cauza naturii problematice a uraniului. Costurile ridicate de dezvoltare, lipsa infrastructurii, radioactivitatea uraniului, precum și problemele de mediu, sociale și juridice locale fac ca dezvoltarea pe termen lung să fie incertă.

Cercetarea metodelor alternative de extracție

În paralel cu explorarea zăcămintelor convenționale, se desfășoară cercetări intensive privind modalități alternative de extragere a SEE din surse secundare și de utilizare a unor metode inovatoare.

• Deșeuri industriale ca sursă de materii prime (Minerit urban/industrial):
  • Cenușă de cărbune (zburătoare): În SUA, în cenușa de cărbune din bazinul râului Powder au fost identificate concentrații semnificative de exogeni ecologici grei. În Regatul Unit, este în desfășurare un proiect finanțat de Innovate UK (Mormair and Materials Processing Institute, octombrie 2024 – august 2025) pentru recuperarea neodimului, praseodimului și scandiului din cenușa de cărbune folosind o combinație la scară pilot de reactoare chimice în buclă și carboclorurare. De asemenea, se investighează extracția din cenușa de cărbune folosind lichide ionice.
  • Nămol roșu (reziduu de bauxită): Ca produs secundar al producției de aluminiu, nămolul roșu este generat în cantități mari și conține, de asemenea, SEE (în special ceriu, lantan, neodim și scandiu). Proiectul UE REDMUD, finalizat, s-a concentrat pe utilizarea completă a reziduurilor de bauxită, inclusiv recuperarea SEE. Cu toate acestea, concentrațiile sunt adesea scăzute, iar extracția este complexă.
  • Gips fosforos (producția de îngrășăminte): Proiectul UE SecREEts a demonstrat cu succes procese la scară pilot pentru extragerea SEE (Nd, Pr, Dy) din fluxurile de proces ale producției de îngrășăminte fosfatice. Această abordare este considerată deosebit de sustenabilă, deoarece se bazează pe material deja extras și nu generează noi deșeuri miniere.
• Procese biotehnologice:
  • Bioleșierea și biomineralizarea: Utilizarea microorganismelor specifice (bacterii, ciuperci) sau a produselor lor metabolice (de exemplu, acizi organici, enzime, peptide) pentru dizolvarea selectivă (bioleșierea) sau legarea (biosorbția, biomineralizarea) metalelor din minereuri sau fluxuri de deșeuri este un domeniu de cercetare promițător. Institutul Helmholtz Freiberg (HIF) din cadrul HZDR (proiectul BioKollekt), de exemplu, lucrează la utilizarea peptidelor pentru legarea selectivă a elementelor de pământuri rare (REE) din deșeurile electronice. La LMU München, se investighează utilizarea bacteriilor dependente de lantanide pentru extracția REE din deșeuri industriale și apele miniere, tulpina bacteriană SolV prezentând rezultate promițătoare. De asemenea, se studiază bioleșierea deșeurilor magnetice.
  • Fitominărie: Aceasta implică utilizarea plantelor care acumulează metale din sol. Metalele pot fi apoi extrase prin recoltarea și incinerarea biomasei vegetale. Cu toate acestea, acest proces se află încă într-un stadiu foarte incipient de cercetare, iar viabilitatea sa economică pentru SEE (energia regenerabilă bazată pe sol) nu a fost încă dovedită.
• Nivelul de pregătire tehnologică (TRL): Multe dintre aceste metode alternative de extracție se află încă în fazele incipiente de cercetare sau pilot (TRL 3-6). Scalabilitatea la scară industrială și competitivitatea economică nu sunt adesea încă atinse și necesită cercetare și dezvoltare intensivă suplimentară.

Dezvoltarea de surse alternative de energie regenerabilă din fluxurile de deșeuri și utilizarea proceselor biotehnologice sunt foarte promițătoare din punct de vedere al sustenabilității și al impactului potențial mai mic asupra mediului în comparație cu mineritul primar. Aceste abordări ar putea aduce o contribuție semnificativă la economia circulară și ar putea reduce dependența de materiile prime nou extrase. Cu toate acestea, calea către maturitatea industrială și viabilitatea economică a acestor tehnologii este încă lungă și necesită investiții substanțiale și pe termen lung în cercetare, dezvoltare și extindere. Prin urmare, acestea reprezintă mai degrabă o opțiune pe termen mediu și lung.

Dezvoltarea unor procese de separare și rafinare mai ecologice

Separarea convențională a SEE, utilizând în mare parte extracția cu solvent, este un proces consumator de energie care necesită cantități mari de substanțe chimice (acizi, solvenți organici) și generează deșeuri dăunătoare mediului. Prin urmare, cercetarea metodelor de separare mai ecologice și mai eficiente este de mare importanță, nu numai pentru materiile prime primare, ci și pentru reciclare.

• Lichide ionice (IL) și solvenți eutectici profunzi (DES): Acestea sunt intens cercetate ca alternative „verzi” la solvenți. Se caracterizează prin presiune de vapori scăzută, neinflamabilitate și adesea selectivitate ridicată pentru anumite metale. Cercetările în acest domeniu se desfășoară, printre altele, la Universitatea din Rostock. Un număr special al revistei Minerals a fost dedicat acestui subiect în 2023/2024, cu o puternică participare europeană.
• Provocări și TRL: În ciuda rezultatelor promițătoare de laborator, costul IL-urilor/DES-urilor, stabilitatea lor pe termen lung în condiții de proces, recuperarea eficientă a solventului și scalabilitatea procesului rămân provocări majore. Multe dintre aceste abordări sunt încă la scară de laborator sau, în cel mai bun caz, la scară pilot (TRL adesea < 6). Deși s-au efectuat cercetări intensive timp de ani de zile, până în prezent nu au existat descoperiri comerciale pe scară largă în industria SEE.

Dezvoltarea unor noi procese de separare, mai ecologice și mai eficiente din punct de vedere al costurilor, este esențială pentru îmbunătățirea semnificativă a amprentei de mediu a întregului lanț valoric al SEE (atât din surse primare, cât și din surse secundare). Acesta este un domeniu central pentru inovarea tehnologică care ar permite o aprovizionare europeană cu adevărat sustenabilă a SEE. Fără progrese în tehnologia de separare, construirea unui lanț valoric european independent va rămâne dificilă, chiar dacă ar fi disponibile materii prime primare sau secundare.

Progresul și statutul TRL al tehnologiilor selectate de reciclare și substituire pentru SEE în Europa/Germania (începând cu 2024/2025)

Progresul și stadiul TRL al tehnologiilor selectate de reciclare și substituire pentru SEE în Europa/Germania (începând cu 2024/2025) – Imagine: Xpert.Digital

TRL (Nivelul de pregătire tehnologică): 1-3 Cercetare de bază, 4-6 Validare/demonstrație în laborator/mediul relevant, 7-9 Demonstrație de prototip/sistem într-un mediu operațional, aplicație comercială.

Peisajul cercetării europene și germane arată progrese semnificative în tehnologiile de reciclare și substituire a elementelor din pământuri rare, diverse abordări atingând diferite niveluri de maturitate. În domeniul substituirii magneților, magneții de nitrură de fier se dezvoltă cu un nivel de maturitate tehnologică de 6-8, în special în SUA prin intermediul Niron Magnetics, în timp ce cercetarea din UE este mai puțin proeminentă. Această tehnologie vizează aplicații în motoare electrice și generatoare, dar se confruntă cu provocări în ceea ce privește scalarea, costul și performanța în comparație cu magneții convenționali NdFeB.

Magneții de mangan-bismut, cu o TRL de 4-7, se află într-un stadiu incipient de dezvoltare. Pe lângă Laboratorul Ames din SUA, instituții germane și austriece precum TU Bergakademie Freiberg și Montanuniversität Leoben desfășoară, de asemenea, cercetări. Principalele domenii de aplicare sunt motoarele industriale și așa-numiții „magneți cu interstițiu”, în timp ce sinteza fazelor pure, stabilitatea termică și scalabilitatea reprezintă principalele provocări.

În ceea ce privește substituția fosforului, punctele cuantice au atins deja un nivel ridicat de maturitate de 7-9 în aplicațiile de afișare, cu participarea diverselor companii și institute de cercetare, cum ar fi Fraunhofer. În ciuda aplicațiilor promițătoare în afișaje, LED-uri și celule solare, rămân provocări în ceea ce privește toxicitatea, stabilitatea și eficiența în comparație cu fosforul SEE. LED-urile organice, cu un TRL de 9, au atins deja maturitatea pieței și reprezintă o industrie consacrată în domeniul afișajelor și al iluminatului, dar continuă să se confrunte cu probleme legate de durata de viață a LED-urilor albastre, precum și cu preocupări legate de costuri și eficiență.

Reciclarea magneților NdFeB prezintă câteva abordări promițătoare. Fragilizarea prin hidrogen combinată cu reciclarea materialelor a atins un TRL de 7-8, instituții germane precum Fraunhofer IWKS, împreună cu parteneri internaționali și proiecte UE precum HyProMag și SUSMAGPRO/REEsilience fiind în fruntea acestui proiect. Această tehnologie permite reutilizarea directă a magneților NdFeB pentru magneți noi, dar se confruntă cu provocări legate de calitatea magneților reciclați, colectare, demontare și viabilitate economică.

Procesele hidrometalurgice cu un TRL de 4-7 sunt dezvoltate de Fraunhofer, TU Bergakademie Freiberg și companii precum Carester, și își propun să recupereze oxizi și metale SEE pure. Complexitatea proceselor, utilizarea substanțelor chimice, costurile și problemele de selectivitate rămân provocări cheie. Abordările pirometalurgice, cu un TRL de 4-6, sunt încă în faza de cercetare și se confruntă cu probleme legate de intensitatea energetică, pierderile potențiale de SEE și puritatea.

Procese biologice inovatoare, cum ar fi bioleșierea și biosorbția, sunt cercetate pentru deșeurile electronice și industriale de către instituții precum HZDR, LMU München și Fraunhofer IGB, cu un TRL de 3-5. Provocările constau în selectivitatea, cinetica, robustețea microorganismelor și scalabilitatea economică.

Metodele alternative de extracție prezintă, de asemenea, potențial. Extracția din cenușă zburătoare de cărbune cu un TRL de 4-6 este urmărită în principal în proiecte din SUA și Marea Britanie, în timp ce extracția din reziduuri de fosfat din producția de îngrășăminte în cadrul proiectului SecREEts, cu parteneri precum Yara și REEtec, a atins un TRL de 6-7. Ambele abordări se confruntă cu probleme de concentrații scăzute și viabilitate economică.

Tehnologiile de separare ecologice care utilizează lichide ionice și solvenți eutectici profunzi se află încă în stadii incipiente de cercetare, cu un TRL de 3-5. Universitatea din Rostock și diverse proiecte UE sunt implicate în acest domeniu. Provocările constau în costul solvenților, stabilitatea, recuperarea și scalabilitatea acestora pentru aplicații industriale.

De la local la global: IMM-urile cuceresc piața mondială cu o strategie inteligentă - Imagine: Xpert.Digital

Într-o eră în care prezența digitală a unei companii îi determină succesul, provocarea constă în crearea unei prezențe autentice, personalizate și de anvergură. Xpert.Digital oferă o soluție inovatoare care se poziționează ca intersecția dintre un hub industrial, un blog și un ambasador de brand. Aceasta combină avantajele comunicării și canalelor de vânzări într-o singură platformă și permite publicarea în 18 limbi diferite. Cooperarea cu portalurile partenere și posibilitatea de a publica articole pe Google News și o listă de distribuție a presei cu aproximativ 8.000 de jurnaliști și cititori maximizează acoperirea și vizibilitatea conținutului. Acesta reprezintă un factor crucial în vânzările și marketingul extern (SMarketing).

Mai multe informații aici:

• Autentic. Individual. Global: Strategia Xpert.Digital pentru compania ta

Opțiuni strategice pentru Germania către independența pe termen lung

Pentru a-și reduce dependența semnificativă de elementele de pământuri rare, în special de China, și pentru a asigura securitatea pe termen lung a aprovizionării, Germania are la dispoziție o serie de opțiuni strategice la nivel național și european. Acestea includ decizii politice, dezvoltarea unor lanțuri valorice reziliente, intensificarea cooperării internaționale și consolidarea specifică a propriei poziții de lider tehnologic.

Elaborarea politicilor naționale și europene

Cadrul politic este crucial pentru inițierea și susținerea transformărilor necesare în aprovizionarea cu materii prime.

Strategia Germană privind materiile prime și Strategia Națională pentru Economia Circulară (NKWS)

Strategia germană privind materiile prime, actualizată ultima dată în 2020, își propune să sprijine companiile în asigurarea unei aprovizionări sigure și durabile cu materii prime. Pilonii cheie includ diversificarea surselor de aprovizionare, promovarea reciclării și a eficienței materialelor, consolidarea extracției interne de materii prime (acolo unde este posibil și practic) și sprijinirea companiilor germane în competiția internațională. Strategia subliniază în mod specific importanța cercetării și dezvoltării pentru substituirea și procese de reciclare mai eficiente pentru materiile prime critice, cum ar fi materiile prime sesile și reticulare (SRE).

Strategia Națională pentru Economie Circulară (NKWS), adoptată de Guvernul Federal German în decembrie 2024, stabilește priorități complementare importante în acest domeniu. Obiectivele sale cheie, relevante pentru Economia Dezvoltării Durabile (SEE), includ:

• Reducerea consumului de materii prime primare: Pe termen lung, consumul de materii prime primare pe cap de locuitor în Germania ar trebui redus semnificativ.
• Închiderea ciclurilor de utilizare a materialelor: Ponderea materiilor prime secundare în utilizarea materialelor ar trebui crescută semnificativ; UE își propune dublarea acesteia până în 2030, obiectiv adoptat de NKWS (Centrul Național pentru Materiale Reciclate).
• Consolidarea independenței față de materiile prime: Obiectivul explicit este de a acoperi 25% din cererea de materii prime strategice, cum ar fi pământurile rare sau litiul, prin reciclare până în 2030, ceea ce este în conformitate cu Legea UE privind materiile prime critice.

Implementarea acestor strategii până în prezent este privită critic. Experții subliniază o discrepanță între obiectivele declarate și implementarea lor efectivă, în special în ceea ce privește asigurarea unei finanțări suficiente, accelerarea proceselor de aprobare pentru proiectele interne și lipsa investițiilor din partea industriei, atâta timp cât prețurile pieței globale pentru energia regenerabilă (SEE) nepotrivită pentru navigare rămân relativ scăzute. Lipsa gândirii strategice și a unor măsuri concrete și obligatorii este criticată. Strategia Națională pentru Energie Regenerabilă (NKWS) este o abordare mai nouă, a cărei eficacitate rămâne de demonstrat. Există un conflict clar de obiective între nevoia pe termen lung de planificare strategică și considerațiile economice pe termen scurt, un conflict care trebuie depășit prin direcționare politică.

Legea UE privind materiile prime critice (CRMA)

Legea UE privind materiile prime critice (CRMA), care a intrat în vigoare în mai 2024, formează cadrul juridic european central pentru consolidarea securității aprovizionării cu materii prime critice și strategice. Obiectivele sale principale pentru 2030 sunt ambițioase:

• Cel puțin 10% din cererea anuală a UE de materii prime strategice ar trebui să provină din producția internă.
• Cel puțin 40% ar trebui prelucrate în continuare în UE.
• Cel puțin 25% ar trebui să fie acoperit prin reciclare în cadrul UE.
• Dependența de o singură țară terță pentru o materie primă strategică ar trebui limitată la maximum 65%.

O componentă cheie a CRMA este identificarea și promovarea așa-numitelor proiecte strategice. Acestea pot beneficia de procese accelerate de autorizare (maximum 27 de luni pentru proiectele miniere, 15 luni pentru proiectele de procesare și reciclare) și de sprijin financiar. În martie 2025, a fost publicată o listă inițială cu 47 de astfel de proiecte, care privesc în principal materiile prime pentru baterii, dar includ și proiecte legate de pământuri rare (de exemplu, proiectul minier Kiruna din Suedia și inițiative de reciclare, cum ar fi proiectul Pulawy din Polonia). Pentru implementarea în Germania, trebuie desemnate puncte naționale de contact pentru aceste proiecte (termen limită: februarie 2025), Ministerul Federal pentru Afaceri Economice și Acțiune Climatică (BMWK) și Agenția Germană pentru Resurse Minerale (DERA) jucând un rol de coordonare.

CRMA a primit recenzii mixte. Pe de o parte, este văzut ca un pas important și necesar către abordarea dependenței de resurse. Pe de altă parte, există îndoieli cu privire la fezabilitatea tehnică și de mediu a obiectivelor ambițioase, în special pentru elementele de pământuri rare, în termenul stabilit. Procesele de autorizare, adesea foarte lungi, pentru proiectele miniere (10-15 ani), contrastează puternic cu termenele limită vizate de CRMA. În plus, opoziția publică față de noile proiecte miniere sau de prelucrare din Europa ar putea încetini implementarea. Succesul CRMA va depinde în mod crucial de implementarea sa consecventă de către statele membre, de mobilizarea unor investiții private substanțiale și de rezolvarea obiectivelor conflictuale, cum ar fi cele dintre autorizarea rapidă și standardele de mediu ridicate.

Programe și inițiative de finanțare

Pentru a sprijini obiectivele strategice, există o gamă largă de programe de finanțare la nivel german și european:

• Germania: Ministerul Federal pentru Acțiune Climatică, Mediu, Energie, Mobilitate, Inovație și Tehnologie (BMK) și Ministerul Federal al Educației și Cercetării (BMBF) oferă diverse programe care abordează cercetarea, dezvoltarea și inovarea în domeniile materiilor prime critice, eficienței resurselor și economiei circulare. Acestea includ Fondul pentru Materii Prime, recent lansat, programul STARK (Consolidarea Dinamicii Transformării și Inovării în Regiunile Miniere și la Centralele Electrice pe Cărbune) și împrumuturi financiare necondiționate (garanții UFK) pentru a asigura proiecte în străinătate.
• UE: Programe precum Orizont Europa, InvestEU și LIFE oferă oportunități de finanțare pentru cercetare, inovare și implementarea tehnologiilor în domeniile substituirii SEE, reciclării și extracției durabile. Fondul pentru inovare poate oferi finanțare pentru capacitățile de reciclare.
• Inițiative: Alianța Europeană pentru Materii Prime (ERMA) joacă un rol cheie în identificarea și promovarea proiectelor de investiții de-a lungul întregului lanț valoric al țărilor din sud-estul Europei. ERMA și-a stabilit obiectivul ca, până în 2030, 20% din cererea Europei de magneți din sud-estul Europei să poată fi satisfăcută de producția din UE, pentru care au fost identificate investiții de aproximativ 1,7 miliarde EUR. Programele de eficiență a resurselor, cum ar fi ProgRess în Germania, contribuie, de asemenea, la creșterea gradului de conștientizare și la inițierea de măsuri.

Deși există numeroase instrumente de finanțare, coordonarea eficientă a acestora, accesibilitatea, în special pentru întreprinderile mici și mijlocii (IMM-uri), și resursele financiare suficiente în raport cu amploarea provocării sunt cruciale pentru eficacitatea lor. Fragmentarea peisajului de finanțare și obstacolele birocratice ar putea diminua impactul scontat și ar putea întârzia consolidarea rapidă a capacităților, atât de necesară.

Prezentare generală a strategiilor politice și a programelor de finanțare ale UE și Germaniei relevante pentru pământurile rare (selecție)

Prezentare generală a strategiilor politice și a programelor de finanțare ale UE și Germaniei relevante pentru pământurile rare (selecție) – Imagine: Xpert.Digital

Uniunea Europeană și Germania au elaborat diverse strategii politice și programe de finanțare deosebit de relevante pentru elementele de pământuri rare. Legea UE privind materiile prime critice (CRMA) își propune să atingă o producție internă de 10% din materiile prime necesare până în 2030, o prelucrare de 40% pe plan intern și o reciclare de 25%, limitând în același timp dependența de o singură țară terță la maximum 65%. Finanțarea este asigurată pentru proiecte strategice în domeniile mineritului, prelucrării și reciclării, precum și al cercetării și inovării.

Strategia Guvernului Federal Germaniei privind materiile prime, condusă de Ministerul Federal pentru Acțiune Climatică, Mediu, Energie, Mobilitate, Inovație și Tehnologie (BMK), se concentrează pe diversificare, reciclare și extracția internă acolo unde este posibil, precum și pe cercetare și dezvoltare pentru substituire. Sunt sprijinite măsurile de diversificare, cercetare și dezvoltare pentru reciclare și substituire, precum și evaluarea potențialului intern. Strategia Națională a Economiei Circulare a Ministerului Federal pentru Mediu, Conservarea Naturii, Siguranță Nucleară și Protecția Consumatorilor (BMUV) și a BMWK își propune să acopere 25% din cererea de materii prime strategice prin reciclare și să reducă consumul de materii prime primare. Finanțarea este asigurată pentru dezvoltarea capacităților de reciclare, proiectarea pentru reciclare și cercetarea și dezvoltarea tehnologiilor de reciclare.

Fondul German pentru Materii Prime, o inițiativă comună a Ministerului Federal pentru Economie și Energie (BMWi) și a Băncii Germane de Dezvoltare (KfW), își propune să contribuie la securitatea aprovizionării cu materii prime și să reducă dependențele prin sprijinirea proiectelor de extracție, prelucrare și reciclare a materiilor prime critice și strategice, atât la nivel intern, cât și internațional. Programul de finanțare STARK al BMWi sprijină transformarea regiunilor miniere de cărbune și promovează producția și recuperarea materiilor prime critice pentru componente cheie.

La nivel european, Orizont Europa consolidează fundamentele științifice și tehnologice și promovează inovarea, în special cercetarea și inovarea în domeniul substituirii, reciclării, extracției durabile și al noilor materiale. Alianța Europeană pentru Materii Prime (ERMA), o inițiativă comună a EIT RawMaterials și a UE, lucrează pentru a construi lanțuri valorice reziliente ale UE pentru materiile prime și identifică și sprijină proiecte de investiții în mineritul, prelucrarea și reciclarea elementelor din pământuri rare. Programul „IMM-uri inovatoare: Eficiența resurselor și economia circulară” al BMBF (Bundesbank, Biroul de Finanțe pentru Mici și Mijlocii) din Germania consolidează cercetarea și dezvoltarea în întreprinderile mici și mijlocii și promovează aprovizionarea și utilizarea eficientă a materiilor prime critice, a proceselor inovatoare de reciclare și a produselor circulare.

Construirea unor lanțuri valorice reziliente în Germania și Europa

Construirea unor lanțuri valorice reziliente, provenite din surse locale, ale pământurilor rare în Europa este un element cheie în reducerea dependenței de China. Acest lucru necesită eforturi în toate etapele, de la extracția și prelucrarea materiilor prime până la fabricarea produselor finite și reciclare.

Oportunități și provocări în construirea capacităților interne de procesare și rafinare

Un blocaj critic în peisajul actual al SEE european este lipsa unei capacități semnificative de separare a SEE brute în oxizi singulari de înaltă puritate și pentru producția ulterioară de metale. Chiar dacă Europa și-ar crește producția de materii prime primare sau secundare, acestea ar trebui adesea exportate în China pentru prelucrare ulterioară, ceea ce nu ar face decât să schimbe dependența.

• Necesitate: Dezvoltarea uzinelor europene de separare și a produselor metalurgice este esențială pentru realizarea unei integrări verticale autentice și a unei autonomii strategice.
• Exemple de abordări: În Estonia, Neo Performance Materials (Silmet) operează deja o instalație de separare, care, însă, se bazează pe concentrate importate. În Franța, există planuri pentru o instalație în La Rochelle, iar proiectul Caremag din Lacq vizează procesarea și reciclarea integrate. Există, de asemenea, inițiative în Polonia (proiectul Pulawy).
• Viabilitate economică: Construirea unor astfel de centrale necesită o intensitate extremă a capitalului. Costurile de investiții sunt mari, iar producătorii europeni ar trebui să concureze cu companii chineze consacrate și adesea subvenționate de stat. Acorduri de achiziție pe termen lung și prețuri stabile ar fi necesare pentru a stimula investițiile.
• Obstacole tehnologice: Pentru procesele complexe de separare sunt necesare cunoștințe specifice. În plus, trebuie dezvoltate și extinse procese ecologice și eficiente din punct de vedere energetic pentru a îndeplini standardele europene de mediu înalte.
• LSEE vs. HSEE: Dezvoltarea capacităților de procesare pentru SEE grele (HSEE) necesită o atenție specială, deoarece dependența de China (inclusiv procesarea materiilor prime din Myanmar) este de aproape 100%, iar aceste elemente sunt critice pentru magneții de înaltă performanță.

Construirea unui lanț valoric complet pentru țările europene din sud-estul Europei este un proiect generațional care este greu de realizat fără o finanțare masivă din partea guvernului pentru demararea activității, angajamente politice pe termen lung și o cooperare strânsă între părțile interesate din sectorul public și cel privat. Concentrarea exclusivă pe mineritul autohton, fără a dezvolta simultan capacitățile de prelucrare, producție de metale și fabricare a magneților, nu ar rezolva fundamental dependența strategică.

„Design pentru reciclare” ca strategie pe termen lung

O altă strategie importantă pe termen lung este proiectarea de produse care conțin elemente de pământuri rare, în conformitate cu principiile economiei circulare („Design for Recycling”, DfR).

• Obiective: Produsele ar trebui proiectate astfel încât componentele care conțin elemente de pământuri rare (de exemplu, magneții din motoarele electrice) să poată fi ușor identificate, dezasamblate și reciclate în funcție de tip la sfârșitul duratei de viață a produsului. Acest lucru ar crește semnificativ eficiența și rentabilitatea reciclării.
• Instrumente: Introducerea pașapoartelor digitale ale produselor, care conțin informații detaliate privind compoziția materialelor și instrucțiunile de dezasamblare, este considerată un instrument important pentru crearea transparenței necesare pentru o reciclare eficientă. Eforturile de standardizare sunt, de asemenea, relevante în acest sens.
• Provocări: Implementarea principiilor DfR este complexă, în special în lanțurile de aprovizionare globalizate cu producători și modele de produse diverse. Elaborarea și aplicarea unor standarde obligatorii reprezintă o provocare majoră.

„Proiectarea pentru reciclare” este o strategie esențială, dar inerent pe termen foarte lung. Impactul său deplin asupra disponibilității materiilor prime secundare se va manifesta doar atunci când produsele proiectate astăzi conform principiilor DfR vor ajunge la sfârșitul ciclului lor de viață în 10, 15 sau mai mulți ani. Pe termen scurt, DfR nu poate rezolva problemele actuale de aprovizionare, dar este indispensabilă pentru construirea unei economii circulare durabile și rezistente pentru materiile prime secundare în viitor.

Cooperare internațională și diversificare

Întrucât autosuficiența completă în domeniul pământurilor rare pentru Germania și Europa este nerealistă pe termen scurt și mediu, cooperarea internațională și diversificarea surselor de aprovizionare joacă un rol central în orice strategie de reziliență.

Evaluarea potențialului și a sustenabilității parteneriatelor pentru materii prime

Germania și UE își intensifică eforturile de a stabili și extinde parteneriate în domeniul materiilor prime cu diverse țări din întreaga lume.

• Exemple de țări și materii prime principale:
  • Chile: Accent pe litiu și cupru, dar și potențial pentru alte minerale. Acordurile de cooperare au fost reafirmate în ianuarie 2023 și iunie 2024, cu accent pe mineritul durabil și schimbul științific.
  • Mongolia: Parteneriat din 2011, parteneriat strategic din februarie 2024. Concentrare pe cupru și elemente de pământuri rare (neodim, praseodim). Sprijin pentru Universitatea Germano-Mongolă de Materii Prime și Tehnologie.
  • Australia: Cooperare în domeniul energiei și materiilor prime din 2017, cu un accent tot mai mare pe protecția climei și mineralele critice. „Studiul lanțurilor de aprovizionare cu minerale critice Australia-Germania” identifică potențialul de creare de valoare.
  • Canada: Parteneriat strategic în domeniul materiilor prime critice.
  • Alți parteneri: Kazahstan, Ucraina, Groenlanda, precum și diverse țări africane (de exemplu, Namibia, Zambia, RD Congo) și sud-americane (de exemplu, Argentina) sunt punctele forte ale UE pentru parteneriatele în domeniul materiilor prime.
• Obiectivele parteneriatelor: Pe lângă diversificarea surselor de aprovizionare, scopul este, de asemenea, de a sprijini țările partenere în extracția durabilă a materiilor prime, de a promova crearea de valoare locală (de exemplu, prin dezvoltarea capacităților de procesare) și de a stabili standarde înalte de mediu, sociale și de guvernanță (ESG).
• Provocări și riscuri: Implementarea unor astfel de parteneriate este complexă. Trebuie asigurată respectarea standardelor ESG și trebuie evitată „greenwashing-ul”. Multe potențiale țări partenere sunt instabile din punct de vedere politic sau prezintă deficiențe de guvernanță. În plus, există o concurență intensă, în special cu China, pentru accesul la materii prime și influență în aceste țări. Simpla transferare a dependenței de la un actor dominant (China) la mai mulți actori potențial instabili sau influențați de China nu rezolvă pe deplin problema fundamentală a rezilienței. O selecție foarte atentă a partenerilor și acorduri concepute inteligent sunt esențiale, creând beneficii reale reciproc avantajoase, mai degrabă decât simpla urmărire a unor interese unilaterale.

Implicații geopolitice și stabilitate pe termen lung

Furnizarea de materii prime critice, cum ar fi pământurile rare, a devenit de mult timp un domeniu central al conflictului geopolitic.

• Instrumentalizarea aprovizionării cu materii prime: Riscul ca aprovizionarea cu materii prime să fie utilizată ca instrument politic în conflictele internaționale este real și a dus deja la distorsiuni semnificative ale pieței în trecut.
• Necesitatea unei strategii europene coerente: Având în vedere această dimensiune geopolitică, o politică a materiilor prime bazată exclusiv pe criterii economice sau tehnologice este insuficientă. Este necesară o politică europeană coerentă în domeniul comerțului exterior, al securității și al dezvoltării, care să integreze aspectele legate de materiile prime. Prin urmare, asigurarea aprovizionării cu resurse energetice regenerabile (SEE - separat) este inextricabil legată de consolidarea suveranității europene și de conturarea unor relații internaționale reziliente. Acest lucru necesită o coordonare strânsă în cadrul UE și cu parteneri internaționali care împărtășesc aceleași principii.

Consolidarea leadershipului tehnologic

Dezvoltarea și aplicarea propriilor tehnologii avansate în domeniul substituirii, reciclării și extracției durabile a pământurilor rare oferă Germaniei șansa de a-și reduce dependența și, în același timp, debloca un nou potențial economic.

Potențialul de inovare al Germaniei în domeniul substituirii, reciclării și extracției durabile

Germania are un peisaj de cercetare puternic și vast în domeniul științei materialelor, chimiei și ingineriei proceselor, atât la universități, cât și la instituții de cercetare non-universitare (de exemplu, Societatea Fraunhofer, Asociația Helmholtz, Asociația Leibniz) și în industrie.

• Domenii de forță: După cum este detaliat în Secțiunea III, există abordări de cercetare promițătoare în Germania și Europa pentru dezvoltarea de magneți fără SEE, catalizatori și fosfori mai eficienți, procese inovatoare de reciclare (de exemplu, HPMS, abordări hidrometalurgice și biotehnologice) și pentru recuperarea SEE din surse alternative.
• Provocarea transferului de tehnologie: O provocare cheie este de a transpune mai rapid și mai eficient rezultatele excelente ale cercetării în aplicații industriale și produse comercializabile (cercetare prin transfer). Există adesea o discrepanță între cercetarea fundamentală/proiectele pilot și scalarea comercială.
• Concurență globală: Germania și Europa se află într-o concurență globală intensă pentru poziția de lider tehnologic, în special cu SUA și China, care investesc, de asemenea, masiv în aceste domenii. Pentru a reuși, sunt esențiale un sprijin direcționat și substanțial pentru tehnologiile cheie, dezvoltarea de instalații pilot și crearea unor piețe de top pentru produse sustenabile și inovatoare.

Impactul economic al tranziției către tehnologii fără resurse naturale (REE) pentru industriile cheie

Trecerea la tehnologii care necesită mai puține sau deloc elemente de pământuri rare are implicații economice complexe:

• Analiza cost-beneficiu: Pe termen scurt, înlocuirea SEE poate fi asociată cu costuri mai mari sau potențiale pierderi de performanță în anumite aplicații. Cu toate acestea, pe termen lung, pot apărea avantaje economice semnificative din eliminarea SEE scumpe și volatile din punct de vedere al prețurilor, reducerea riscurilor lanțului de aprovizionare și deschiderea de noi piețe pentru produse inovatoare.
• Nevoi de investiții și adaptare: Industria germană, în special în sectoarele cheie ale producției de automobile, energiilor regenerabile și electronicii, se confruntă cu nevoi semnificative de investiții și adaptare pentru a-și converti procesele de producție și produsele către alternative de energie cu consum redus sau zero de energie regenerabilă. Acest lucru afectează nu doar produsele finite, ci și lanțuri de aprovizionare întregi.
• Oportunități pentru „primii veniți”: Companiile germane care adoptă tehnologii inovatoare, sustenabile, independente de materiile prime critice, de la început își pot asigura avantaje competitive ca „primii veniți” și pot accesa piețe noi, promițătoare. Cu toate acestea, acest lucru necesită dorința de a-și asuma riscuri și o orientare strategică pe termen lung.

Prin urmare, trecerea la tehnologii fără REE sau la tehnologii mai eficiente din punct de vedere al REE nu este doar o chestiune de securitate a aprovizionării, ci și o decizie strategică pentru competitivitatea viitoare a industriei germane pe piețele globale.

Sinteză și recomandări de acțiune pentru Germania

Analiza problemei pământurilor rare a evidențiat dependența profundă a Germaniei și Europei de lanțurile de aprovizionare globale, în special chineze, și riscurile economice și geopolitice asociate. În același timp, apar abordări de cercetare promițătoare și opțiuni strategice pentru a reduce această dependență și a crește securitatea aprovizionării pe termen lung. Cu toate acestea, obținerea unei independențe sporite este o întreprindere complexă care necesită o strategie coerentă și acțiuni consecvente atât din partea factorilor de decizie, cât și a industriei.

Evaluarea riscurilor, oportunităților și obiectivelor conflictuale

Furnizarea de elemente de pământuri rare este de o importanță strategică capitală pentru Germania, deoarece aceste materii prime sunt indispensabile pentru tehnologiile cheie din tranziția energetică, digitalizare și pentru industrii importante precum producția de automobile. Structura actuală a aprovizionării globale, dominată de China atât în ​​extracție, cât și, în special, în prelucrare, prezintă riscuri semnificative din cauza volatilității prețurilor, a blocajelor de aprovizionare și a potențialei instrumentalizări a aprovizionării cu materii prime în scopuri geopolitice. Aceste riscuri sunt exacerbate și mai mult de creșterea cererii globale.

Șansele de a reduce această dependență rezidă într-o abordare multiplă:

• Substituție și eficiență: Cercetarea materialelor de înlocuire și a tehnologiilor fără SEE, în special pentru magneți, precum și creșterea eficienței materialelor, oferă un potențial pe termen mediu și lung pentru reducerea cerințelor specifice SEE.
• Reciclarea și economia circulară: Dezvoltarea unei infrastructuri europene de reciclare poate aduce o contribuție semnificativă la aprovizionarea cu materii prime secundare, dar se confruntă cu provocări tehnologice și economice.
• Diversificarea și sursele interne: Dezvoltarea de noi surse internaționale de aprovizionare prin parteneriate pentru materii prime și utilizarea potențială a zăcămintelor europene poate lărgi baza de aprovizionare, dar este asociată cu propriile riscuri și termene lungi de livrare.

Urmărirea acestor oportunități duce inevitabil la obiective contradictorii:

• Eficiență economică vs. securitatea aprovizionării: Investițiile în tehnologii interne de extracție, prelucrare sau reciclare avansată sunt adesea mai scumpe decât importurile din surse consacrate și rentabile, în special atunci când prețurile de pe piața globală sunt scăzute. Optimizarea costurilor pe termen scurt intră în conflict cu reziliența strategică pe termen lung.
• Protecția mediului vs. extracția/procesarea internă: Extracția și procesarea apei de mare sunt intensive din punct de vedere ecologic. Respectarea unor standarde de mediu ridicate în Europa crește costul proiectelor și poate duce la probleme de acceptare publică, în timp ce relocarea producției în țări cu standarde mai scăzute este discutabilă din punct de vedere etic.
• Viteză vs. minuțiozitate: Nevoia urgentă de securitate a aprovizionării necesită soluții rapide, în timp ce construirea de lanțuri valorice durabile și ecologice și dezvoltarea de noi tehnologii necesită timp.

Obținerea independenței în domeniul elementelor de pământuri rare nu este un obiectiv izolat, ci trebuie luată în considerare în contextul mai larg al altor imperative strategice, cum ar fi neutralitatea climatică, menținerea competitivității economice și susținerea responsabilității globale pentru sustenabilitate. Acest lucru necesită un echilibru atent al priorităților și disponibilitatea de a accepta costuri pe termen scurt pentru beneficii strategice pe termen lung.

Recomandări concrete și prioritizate pentru acțiuni adresate factorilor de decizie și industrie

Pentru a îmbunătăți în mod durabil securitatea aprovizionării Germaniei cu elemente de pământuri rare și a reduce dependența de furnizorii individuali, este necesară o abordare coordonată între factorii de decizie și industrie. Următoarele recomandări de acțiune sunt prioritizate în funcție de categoriile de timp:

Măsuri pe termen scurt (până la 2 ani)

Intensificarea monitorizării materiilor prime și a detectării timpurii a riscurilor:

• Consolidarea capacităților Agenției Germane pentru Resurse Minerale (DERA) și ale BMWK pentru analiza continuă a piețelor globale din sud-estul Europei, a riscurilor lanțului de aprovizionare (inclusiv rafinarea și produsele intermediare) și a evoluțiilor geopolitice.
• Dezvoltarea unui sistem de avertizare timpurie pentru potențiale întreruperi ale aprovizionării.

Accelerarea proceselor de aprobare pentru proiecte strategice:

• Utilizarea consecventă a procedurilor accelerate de aprobare prevăzute în CRMA al UE pentru proiecte de reciclare, prelucrare și, eventual, extracție de importanță strategică în Germania și Europa.
• Înființarea și dotarea eficientă a punctelor naționale de contact („ghișee unice”) în conformitate cu CRMA.

Construirea de alianțe strategice și diversificarea importurilor:

• Promovarea activă a colaborărilor corporative pentru achiziționarea în comun a unor produse SEE deja rafinate sau a unor produse intermediare critice (de exemplu, magneți) din surse diversificate, de preferință bazate pe valoare.
• Revizuirea și, dacă este necesar, crearea unui stoc strategic, orientat spre aplicații, pentru materiale ecografice deosebit de critice sau componente fabricate din acestea.

Finanțare direcționată a proiectelor pilot și demonstrative:

• Furnizarea de capital de risc și finanțare pentru extinderea abordărilor promițătoare de cercetare germane și europene în domeniul reciclării SEE (de exemplu, demontarea automată, tehnologii eficiente de separare) și substituirii (de exemplu, magneți fără SEE) la o scară similară industriei (TRL 6-8).

Măsuri pe termen mediu (2-7 ani)

Construcția de instalații comerciale de reciclare și procesare:

• Crearea de stimulente și eliminarea barierelor în calea investițiilor pentru construirea primelor fabrici comerciale de reciclare a produselor care conțin SEE (în special magneți, baterii, deșeuri electronice) și pentru procesarea concentratelor de SEE în Germania/Europa.
• Aceasta include separarea LSEE și HSEE, precum și producția de metale.

Implementarea „Design for Recycling” și a pașapoartelor digitale pentru produse:

• Dezvoltarea și introducerea treptată a unor standarde obligatorii pentru proiectarea produselor care respectă reciclarea, pentru grupurile de produse relevante (de exemplu, motoare electrice, dispozitive electronice) la nivelul UE.
• Crearea de pașapoarte digitale de produs care oferă informații privind compoziția materialelor (inclusiv conținutul SEE) și dezasamblarea.

Extinderea și aprofundarea sistematică a parteneriatelor pentru materii prime:

• Încheierea și implementarea parteneriatelor pentru materii prime cu țări selectate care dețin zăcăminte în sud-estul Europei. Accentul pe respectarea standardelor ESG ridicate, promovarea creării de valoare locală și stabilirea unor relații de aprovizionare fiabile.
• Sprijin pentru companiile germane în participarea la proiecte internaționale sustenabile de minerit și prelucrare prin instrumente de promovare a comerțului exterior (de exemplu, garanțiile UFK).

Examinarea și, dacă este necesar, promovarea surselor primare interne/europene:

• Realizarea de studii detaliate de fezabilitate și impact asupra mediului pentru cele mai promițătoare zăcăminte din sud-estul Europei (de exemplu, Kiruna, Fen).
• Dacă rezultatele sunt pozitive și respectă cele mai stricte cerințe de mediu și sociale, precum și asigură acceptarea socială: Finanțare specifică a proiectelor pilot pentru dezvoltare și procesare.

Investiții în educație și formare profesională:

• Dezvoltarea și promovarea programelor de studiu și a programelor de formare care califică specialiști pentru întregul lanț valoric al regiunii Sud-Est – de la geoștiințe la ingineria proceselor și știința materialelor, până la experți în reciclare.

Măsuri pe termen lung (7+ ani):

Crearea unei economii circulare europene robuste pentru SEE:

• Crearea unei piețe funcționale pentru energia regenerabilă secundară prin infrastructuri optimizate de colectare, sortare și procesare, cote obligatorii de conținut reciclat (unde este cazul) și promovarea cererii de materiale reciclate.

Finanțare continuă a cercetării și dezvoltării pentru inovații disruptive:

• Sprijin pe termen lung pentru cercetarea fundamentală și aplicată în vederea dezvoltării următoarei generații de materiale de înlocuire și a tehnologiilor complet lipsite de SEE pentru aplicații cheie.

Crearea de piețe lider pentru produse sustenabile:

• Utilizarea achizițiilor publice și a altor instrumente pentru a promova produse care fie conțin energie regenerabilă provenită din surse durabile/reciclată, fie se bazează pe alternative fără energie regenerabilă și prezintă o eficiență ridicată a resurselor.

O strategie de succes pentru reducerea dependenței de sursele regenerabile de energie (SRE) necesită un mix inteligent de politici. Acesta trebuie să combine stimulente bazate pe piață (de exemplu, pentru investiții în reciclare și substituire, stabilirea prețului CO2, care promovează indirect eficiența materialelor), cerințe de reglementare clare și fiabile (de exemplu, cote de reciclare, cerințe de ecodesign, obligații de transparență) și sprijin guvernamental direct (în special pentru cercetare și dezvoltare, instalații pilot și proiecte strategice cu risc ridicat sau perioade lungi de recuperare a investiției). Lăsarea responsabilității exclusive în seama companiilor, așa cum s-a practicat adesea în trecut, nu va fi suficientă pentru a produce transformarea necesară, având în vedere structura specifică a pieței (oligopoluri, actori statali), riscurile ridicate ale investițiilor și dimensiunea geopolitică a problemei SRE.

Viziune pe termen lung pentru o aprovizionare durabilă și rezilientă cu materii prime critice pentru Germania

Viziunea pe termen lung a Germaniei ar trebui să vizeze nu doar reducerea semnificativă a dependenței sale de țările furnizoare individuale de pământuri rare, ci și asumarea unui rol de pionierat în dezvoltarea și aplicarea tehnologiilor durabile de materii prime și a modelelor economiei circulare. Aceasta înseamnă:

Lanțuri de aprovizionare diversificate și reziliente

Germania se aprovizionează cu materii prime esențiale dintr-o varietate de surse, parteneriatele pentru materii prime aflate pe picior de egalitate și în conformitate cu cele mai înalte standarde de sustenabilitate jucând un rol central.

Creare puternică de valoare europeană

O proporție semnificativă din cererea de SEE și produse fabricate din acesta (în special magneți) este extrasă, prelucrată și reciclată în Europa, cu sprijinul unor tehnologii competitive și ecologice.

Leadership în inovare

Companiile și institutele de cercetare germane sunt lideri în dezvoltarea și comercializarea tehnologiilor de substituție, a proceselor de reciclare extrem de eficiente și a designului de produse care economisesc resursele.

Economie circulară stabilită

Pământurile rare și alte materii prime critice sunt reciclate sistematic în circuite închise, reducând astfel nevoia de materii prime primare și impactul asupra mediului.

Prospectivă strategică

Germania dispune de mecanisme pentru detectarea timpurie a nevoilor în schimbare de materii prime și a potențialelor riscuri de aprovizionare și își poate adapta strategiile în mod flexibil.

Independența în sectorul pământurilor rare nu este o stare finală statică, ci un proces continuu de minimizare a riscurilor, adaptare tehnologică și poziționare strategică într-un mediu global în continuă schimbare. Prin urmare, reziliența pe termen lung necesită nu doar eforturi punctuale, ci o prioritizare politică susținută, investiții durabile și capacitatea de a răspunde noilor provocări și oportunități ca sistem de învățare. Calea către acest obiectiv este dificilă, dar crucială pentru viabilitatea viitoare a Germaniei ca locație industrială și pentru atingerea obiectivelor sale de mediu și sociale.

☑️ Suport pentru IMM-uri în strategie, consultanță, planificare și implementare

☑️ Crearea sau realinierea strategiei digitale și a digitalizării

☑️ Extinderea și optimizarea proceselor de vânzări internaționale

☑️ Platforme de tranzacționare B2B globale și digitale

☑️ Dezvoltare de afaceri pionieră

Konrad Wolfenstein

Aș fi bucuros să vă servesc drept consilier personal.

Mă puteți contacta completând formularul de contact de mai jos sau pur și simplu sunându-mă la +49 89 89 674 804 (München) .

Aștept cu nerăbdare proiectul nostru comun.

Xpert.Digital este un hub pentru industrie, axat pe digitalizare, inginerie mecanică, logistică/intralogistică și fotovoltaică.

Cu soluția noastră de Dezvoltare Afaceri 360°, sprijinim companii renumite, de la achiziții noi până la post-vânzare.

Inteligența de piață, smarketing-ul, automatizarea marketingului, dezvoltarea de conținut, PR-ul, campaniile de e-mail, social media personalizate și cultivarea lead-urilor fac parte din instrumentele noastre digitale.

Puteți găsi mai multe informații la: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus