הבסיס של התעשייה הירוקה

בהקשר של הגלובליזציה והמחויבות ההיסטורית לפליטות אפס נטו, יסודות אדמה נדירים צצו כקבוצה חיונית ובלתי ניתנת להחלפה של חומרים אסטרטגיים.

צוות טכני לוקח דגימות עבור תהליך מחקר המיצוי. (מקור: המכון לטכנולוגיית אדמה נדירה)

וייטנאם, בעלת פוטנציאל לייצור מתכות נדירות, מדורגת במקום השני בעולם , עומדת בפני "הזדמנות פז" להשתתף באופן עמוק בשרשרת האספקה ​​העולמית של ההייטק.

עם זאת, בשוק שבו היצע וטכנולוגיה הופכים למוקד תשומת הלב העולמית, המפתח להגנה על האינטרסים הלאומיים אינו טמון בכרייה ומכירת עפרות גולמיות, אלא ביכולת להסתמך על עצמאות טכנולוגית בעיבוד עמוק וזיקוק, תוך שליטה בשרשרת הערך.

"ויטמין" של הכלכלה

יסודות אדמה נדירים כוללים 17 יסודות כימיים (15 יסודות לנתניד יחד עם איטריום וסקנדיום). הם נקראים "נדירים" לא רק משום שהם נדירים בקרום כדור הארץ, אלא גם בגלל פיזורם, המורכבות הקיצונית והעלות הגבוהה של טכנולוגיות מיצוי וטיהור.

בעידן התעשייתי המודרני, יסודות אדמה נדירים מכונים על ידי מדענים "ויטמינים" של הכלכלה - חומרים בסיסיים בתעשיות היי-טק רבות. מכשירים טכנולוגיים משתמשים רק בכמויות קטנות של יסודות אדמה נדירים, הנמדדות בגרמים או בקילוגרמים, אך אלו הם חומרי הליבה הקובעים את הביצועים, העמידות והמזעור של הציוד. במעבר האנרגיה הירוקה הנוכחי, תפקידם של יסודות אדמה נדירים מוקצה באופן ספציפי לשלוש קבוצות יישומים עיקריות:

ראשית, תעשיית הרכב החשמלי (EV) והאנרגיה המתחדשת: זוהי הצרכנית הגדולה ביותר של יסודות אדמה נדירים וחווה צמיחה פנומנלית. יסודות קלים כמו ניאודימיום ופראזאודימיום הם רכיבים חיוניים לייצור מגנטים קבועים חזקים במיוחד (NdFeB). שלא כמו מגנטים קונבנציונליים, מגנטים מסוג NdFeB מייצרים שדות מגנטיים חזקים במיוחד בגדלים קטנים מאוד. מכונית חשמלית דורשת בערך קילוגרם עד שלושה קילוגרם (ק"ג) של מגנטים אלה להרכבת המנוע שלה. עבור טורבינות רוח, במיוחד טורבינות רוח ימיות עם קיבולות עצומות של 10 מגה-וואט עד 15 מגה-וואט, מערכות גנרטורים בהנעה ישירה דורשות טונות של מגנטים קבועים.

בפרט, כדי להבטיח שמנועים אלה יפעלו ביציבות בטמפרטורות גבוהות מבלי לאבד את המגנטיות שלהם, יש צורך להוסיף יסודות אדמה נדירים וכבדים יקרי ערך כגון דיספרוזיום וטרביום.

שנית, טכנולוגיית חיסכון באנרגיה: יסודות כמו איטריום, אירופיום וטרביום ממלאים תפקיד חיוני כחומרים זוהרים בייצור תאורת LED, צגי גביש נוזלי ומכשירים ניידים. הודות ליסודות אדמה נדירים, נורות LED יכולות לפלוט אור בעוצמה גבוהה תוך צריכת חשמל של עשירית בלבד מנורות ליבון מסורתיות, ובכך תורמות תרומה משמעותית להפחתת העומס על רשת החשמל העולמית.

שלישית, תעשיית הביטחון והחלל: למרות שיסודות אדמה נדירים מהווים חלק קטן מסך הייצור, הם חיוניים לביטחון הלאומי של המעצמות הגדולות. הם משמשים במערכות הנחיית לייזר, מכ"ם, מערכות בקרת טילי שיוט, מכשירי ראיית לילה וסגסוגות לגוף המטוסים החמקניים.

הערך הכלכלי של יסודות אדמה נדירים תלוי במידה רבה בשרשרת האספקה. מבחינה מבנית, עיבוד יסודות אדמה נדירים מחולק לשלבים מורכבים וסגורים רבים: כריית עפרות, העשרת עפרות (העשרת עפרות), הידרומטלורגיה (פירוק מבנה העפרה כדי להמיר אותה לתמיסה), הפרדה וטיהור (חילוץ יסודות בודדים מתערובת), מטלורגיה (ייצור מתכות וסגסוגות) וייצור חומרים (ייצור מגנטים, אבקות פלואורסצנטיות, חומרים קטליטיים, קרמיקה).

באופן משמעותי, רוב זיהום הסביבה (כימיקלים, פסולת רדיואקטיבית) מרוכז בשלבים במעלה הזרם (כרייה, עיבוד מינרלים, הידרו-מטאלורגיה). בינתיים, 80% עד 90% משולי הרווח והערך המוסף טמונים בשלבים בהמשך הזרם, כלומר הטכנולוגיה להפרדה וזיקוק מינרלים להשגת טוהר גבוה (מעל 99.9%) והטכנולוגיה לייצור מטלורגיה ומגנטים.

תהליך הגישה והשליטה בטכנולוגיה של וייטנאם.

ההזדמנויות הן עצומות, אך הכיוון העקבי והבלתי מעורער של המפלגה, המדינה והממשלה הוא: באופן נחרץ לא לייצא עפרות גולמיות; ניצול מינרלים חייב ללכת יד ביד עם הגנת הסביבה, ולהיות קשור קשר הדוק לעיבוד עמוק כדי ליצור ערך מוסף מקסימלי לכלכלה הלאומית.

כדי להשיג מטרה זו, תפקידו של המחקר המדעי הוא בסיסי. המכון לטכנולוגיית אבני נדירות (כפוף למכון האנרגיה האטומית של וייטנאם - משרד המדע והטכנולוגיה) הוא אחת מיחידות המחקר המובילות, לאחר שבילה כמעט 40 שנה במחקר ויישום פרויקטים בנושא תהליכי עיבוד אבני נדירות.

ראשית, שליטה בטכנולוגיה הידרומטלורגית היא קריטית: לעפרות אדמה נדירה בווייטנאם יש מאפיינים ייחודיים, המורכבים בעיקר מיסודות אדמה נדירה קלים; עפרת בסטנסיט ממכרות דונג פאו ונאם שֶׁה (מחוז לאי צ'או), ועפרת מונאזיט שנמצאה במרבצי פלייסר. מדענים חקרו בהצלחה תהליכים הידרומטלורגיים מתקדמים (פירוק בטמפרטורה גבוהה באמצעות חומצה/בסיס) כדי לפרק את מבנה העפרה התרכיז, להסיר זיהומים, לטפל בפסולת רדיואקטיבית ולהפיק תחמוצות אדמה נדירה מסחריות בקנה מידה חצי-תעשייתי.

שנית, מחקר על טכנולוגיית הפרדה וטיהור: כפי שנותח, טכנולוגיית ההפרדה היא טכנולוגיית הליבה של שרשרת הערך של אדמה נדירה. הפרדת יסודות זהים דורשת תהליך הנקרא "חילוץ ממסים רב-שלבי". תוכנית טכנולוגית זו עשויה לדרוש מאות שלבי מיצוי עוקבים עם בקרה מתוחכמת ביותר של פרמטרים פיזיקוכימיים כדי להפריד כל יסוד אדמה נדירה זה מזה. צוות המומחים של המכון פיתח תוכנה לחישוב, סימולציה ותפעול מוצלח של מערכת מיצוי ממסים המסוגלת להפריד בהצלחה יסודות אסטרטגיים כגון ניאודימיום, פרסאודימיום, סמריום ודיספרוסיום בטוהר של מעל 99%. זהו תקן חובה לשימוש כחומרי קלט בייצור מגנטים לטורבינות רוח וכלי רכב חשמליים.

שלישית, שליטה וטיפול בטוח בסביבות רדיואקטיביות: רוב מכרות אדמה נדירה בעולם ובווייטנאם מכילים יסודות רדיואקטיביים המופיעים באופן טבעי. אם עיבוד האדמה הנדירה לא יהיה מבוקר, חומרים רדיואקטיביים אלה ישתחררו למקורות מים ולאדמה, ויגרמו לאסונות אקולוגיים ארוכי טווח. למעשה, מדינות מפותחות רבות נאלצו לסגור מכרות אדמה נדירה משום שלא יכלו לפתור בעיה סביבתית זו.

כמוסד המחקר המוביל במדינה בתחום אנרגיה אטומית ובטיחות קרינה, המכון לטכנולוגיית אדמה נדירה ביסס בהצלחה תהליכים טכנולוגיים להפקה, בידוד וטיפול בטוחים של איזוטופים רדיואקטיביים הקשורים לעפרות אדמה נדירות. שליטה מלאה בפסולת רדיואקטיבית מהתהליך ההידרו-מטאלורגי מסייעת לממש את הקונספט של "כרייה ועיבוד ירוקים" - תנאי הכרייה המוקדמים למפעלי השקעות זרות ישירות (FDI) מתקדמים (מארה"ב, יפן ואירופה) להשקיע בווייטנאם מבלי להפר סטנדרטים בינלאומיים מחמירים של סביבה, חברה וממשל (ESG).

יצירת מערכת אקולוגית תעשייתית

לווייטנאם יש הזדמנות מצוינת למנף את ערך משאבי המינרלים שלה לפיתוח כלכלי. עם זאת, ניצול משאבים לא יהיה בר קיימא אם תתמקד רק בייצוא חומרי גלם על חשבון הסביבה.

למעשה, הטכנולוגיה להפרדה וזיקוק של יסודות אדמה נדירים וייצור מתכות של מגנטים נחשבים לסודות טכנולוגיים מרכזיים על ידי המדינות המחזיקות בהם. סביר מאוד שלא שותפים זרים יהיו מוכנים להעביר את כל הטכנולוגיה הרגישה הזו. לכן, האתגר של וייטנאם הוא לקדם הסתמכות עצמית ועצמאות, ולהשקיע רבות במחקר טכנולוגי מקומי בהקדם האפשרי.

אסטרטגיית פיתוח תעשיית אבני החן הנדירות של וייטנאם חייבת להתבסס על יסודות של מדע וטכנולוגיה. הישגי המחקר הנרחבים לאורך השנים הם הוכחה חיה לכך שווייטנאם מסוגלת לחלוטין לקלוט, לשלוט ולפתח במשותף את טכנולוגיות הזיקוק עבור מינרל מורכב זה בעולם.

ההשתתפות המחקרית המעמיקה של המכון לטכנולוגיית אדמה נדירה ומוסדות מדעיים מקומיים אחרים תספק נתונים חיוניים שיסייעו לסוכנויות ניהול להעריך פרויקטים של השקעה זרה ולבחור טכנולוגיות מתקדמות וידידותיות לסביבה.

ברגע שווייטנאם תשיג בהדרגה עצמאות בטכנולוגיית עיבוד מתקדמת לייצור חומרי גלם של תחמוצות אדמה נדירות העומדים בתקנים בינלאומיים, במקום רק למכור חומרי גלם, נוכל להשתמש בחומרים אלה כיתרון תחרותי. לדוגמה, נוכל להזמין חברות היי-טק גלובליות לווייטנאם, ובכך להפנות הון זרי עולמי להקמת מפעלים לייצור רכיבים אלקטרוניים, מנועים לרכב חשמלי, ציוד לאנרגיה מתחדשת וכו', וליצור מערכת אקולוגית תעשייתית היי-טק סגורה ממש בתוך המדינה.

שליטה בטכנולוגיית העיבוד העמוק של יסודות אדמה נדירים אינה רק פתרון לבעיות כלכליות, אלא גם צעד אסטרטגי להגנה על ביטחון האנרגיה הלאומי, להעלאת וייטנאם לרמה גבוהה יותר בשרשרת הערך הטכנולוגית העולמית, ותרומה ראויה למסע ליצירת עתיד ירוק ובר קיימא.

ד"ר טראן צ'י טאנה

(מנהל המכון לאנרגיה אטומית של וייטנאם)

מקור: https://nhandan.vn/nen-tang-cua-cong-nghiep-xanh-post959320.html