Sinu nutitelefoni räpane saladus

Mis on haruldased muldmetallid ja kus neid kasutatakse?

Haruldased muldmetallid on 15 keemiliselt sarnast elementi, mis paiknevad perioodilisuse tabelis üksteise järel lantanoidide rühmas (lantaanist kuni luteetsiumini). Kuigi ütrium ja skandium ei kuulu otseselt lantanoidide rühma, käsitletakse neid tihtilugu keemilise sarnasuse tõttu koos lantanoidide rühma muldmetallidega. Seega võib tinglikult haruldasteks muldmetallideks pidada kokku 17 keemilist elementi (lantaan, tseerium, praseodüüm, neodüüm, promeetium, samaarium, euroopium, gadoliinium, terbium, düsproosium, holmium, erbium, tuulium, üterbium, luteetsium, ütrium ja skandium). Neid muldmetalle jaotatakse aatommassi järgi kahte rühma: kerged ja rasked haruldased muldmetallid.

Kasutust leiavad muldmetallid mitmesuguste kõrgtehnoloogiliste seadmete ja komponentide valmistamisel (joonis 1) [1]. Näiteks kasutatakse haruldasi muldmetalle järgnevate igapäevaste kõrgtehnoloogiliste seadmete valmistamisel:

1. nutitelefonid (joonis 2) [2];
2. võimsad püsimagnetid (kasutatakse laialdaselt suurtööstuses ja taastuvate energiaallikate tehnoloogiates);  
3. LED, LCD ja plasmatelerid;
4. arvutikomponendid (kõvakettad, ekraanid, protsessorid jne);
5. erinevad valgusallikad (projektorid, säästupirnid jne);
6. meditsiiniseadmed ja abivahendid.

Seda nimekirja võiks veel pikalt jätkata, kaudselt sõltub isegi riikide kaitsevõime haruldastest muldmetallidest, kuna seda tooret vajavad ka keerukad relva- ja kaitsesüsteemid. Seega võib tõdeda, et tänane kõrgtehnoloogial põhinev maailm on rajatud väga suures osas just tänu haruldaste muldmetallide olemasolule ja kasutamisele.

Maailma haruldaste muldmetallide varad

Ameerika Ühendriikide Geoloogiateenistuse hinnangul on maailma haruldaste muldmetallide varade (Reserves) suurus kokku 126,1 miljonit tonni [3]. Suurimad haruldaste muldmetallide varad asuvad Hiinas, moodustades kogu maailma varadest ~44 %, järgmisel kohal asetseb Brasiilia ~17%. 2013–2015. aastatel kaevandati Hiinas 86% maailma muldmetallidest, neile järgnes Austraalia 6%-ga, USA 4%-ga ja Venemaa 2%-ga (joonis 3). Kuna USA suurtootja Molycorp Inc. on nüüdseks pankrotis, siis võib nende varem Mountain Pass-i kaevanduse tootmise osakaalu põhimõtteliselt juba ka Hiina tootmise alla ümber arvestada.

Turuolukord maailmas

Nagu eespool mainitud, siis tänaseks kaevandab ja toodab Hiina ligikaudu 90% kõikidest maailma haruldastest muldmetallidest ja on seetõttu ka globaalset turuolukorda kontrolliv riik. Tuleviku perspektiivis nähakse isegi konservatiivsete stsenaariumide korral maailma haruldaste muldmetallide nõudluse kasvu 5–9% aastas kuni 2035. aastani [4].

2010. aastal otsustas Hiina oma muldmetallide eksporti piirata, et sundida kõrgtehnoloogiliste seadmete tootjaid kolima oma tööstust ümber Hiinasse. Spekuleeriti, et selle ekspordipiirangu taga ei olnud ainult soov kõrgtehnoloogia tööstus Hiinasse tuua, vaid ka plaan saada ligipääs läänes välja arendatud kõrgtehnoloogiale. Praeguseks kasutabki Hiina ligikaudu 70% [5] kaevandatud muldmetallidest siseriiklikult kõrgtehnoloogiliste seadmete ja komponentide valmistamiseks. Seega kontrollib Hiina nii maailma toorme kui ka komponentide valmistamise turgu. 2010. aastal seatud ekspordipiirangud tõid kaasa puudujäägid maailmaturul ja see omakorda meeletu hinnaralli (joonis 4). Kuna haruldaste muldmetallide turul ületas nõudlus pakkumist ja hinnad olid laes, tekkis Hiinas uus tööstusharu – illegaalne haruldaste muldmetallide kaevandamine ja salakaubavedu.

Spekuleeriti, et selle ekspordipiirangu taga ei olnud ainult soov kõrgtehnoloogia tööstus Hiinasse tuua, vaid ka plaan saada ligipääs läänes välja arendatud kõrgtehnoloogiale.

2015. aastal loobus Hiina Maailma Kaubandusorganisatsiooni nõudmisel varem seatud ekspordimaksudest ja hakkas astuma samme, et peatada tekkinud illegaalset tööstust toote sertifikaatide süsteemi loomise abil. See pole aga siiani märgatavat tulemust andnud ja erinevate hinnangute [7]  alusel arvatakse, et see illegaalne tööstusharu võib oma mahult endiselt moodustada peaaegu poole kogu Hiina haruldaste muldmetallide toodangust. Just see koos Hiina ekspordimaksudest loobumisega 2015. aastal on tekitanud maailmaturul suuremahulise ülepakkumise, mille tõttu on viimaste aastate jooksul toimunud haruldaste muldmetallide hinnalangus (joonis 4). Suuresti just selle hinnalanguse tõttu läks 2016. aastal pankrotti USA suurtootja Molycorp Inc. [8]  ja endiselt rasked ajad on ka Austraalia suurettevõttel Lynas Corporationil.

Samas tuleb Hiina muldmetallide edulugu oma USA ja Austraalia konkurentide ees lisaks madalatele tööjõukuludele ka tänu madalatele või pea olematutele keskkonnanõuetele, mis aitavad hoida toote omahinda tunduvalt madalamal, kui konkurendid seda suudavad.

Maailmaturu hinnatrendid sõltuvad tulevikus suuresti sellest, kui efektiivselt suudab Hiina tõkestada endiselt jätkuvat illegaalset haruldaste muldmetallide eksporti (vähendada pakkumist) ja kui tõsiselt võtab Hiina kaasnevaid keskkonnaprobleeme, mis seonduvad haruldaste muldmetallide kaevandamise ja töötlemisega. Haruldaste muldmetallide hind on üpris volatiilne ja raskesti ennustatav, kuna sõltub väga mitmetest faktoritest ja väga suurel määral Hiina keskvalitsuse tulevikuotsustest.

Hiinlasest laevakapten vabastati jaapanlaste poolt pelgalt mõned päevad peale Hiina haruldaste muldmetallide impordi peatamist Jaapanisse.

Kokkuvõtvalt võib tõdeda, et haruldaste muldmetallide turg ja tegelikult ka hind on väga selgelt Hiina dikteerida. Heaks näiteks on kurioosne juhtum aastast 2010 [9]. Väidetavalt lõpetas Hiina haruldaste muldmetallide impordi Jaapani suurtootjatele, et sundida Jaapani võime vabastama Hiina kalalaeva kaptenit, kes oli mõned päevad varem ramminud Jaapani sõjalaeva. Hiinlasest laevakapten vabastati jaapanlaste poolt pelgalt mõned päevad peale Hiina haruldaste muldmetallide impordi peatamist Jaapanisse. See kurioosne juhtum (joonis 5) on ilmekaks näiteks, kui suur on Hiina mõjuvõim maailma haruldaste muldmetallide ja seeläbi ka kõrgtehnoloogiliste seadmete ning komponentide turul.

Turuolukord Euroopa Liidus

Euroopa Liidu turuolukord on suures plaanis samasugune nagu mujal maailmas, st suuresti Hiina poolt domineeritud. Väiksem erinevus seisneb selles, et lisaks Hiinale liigub Euroopa turul ka palju Venemaalt imporditud haruldasi muldmetalle. Peamiseks Euroopa Liidu enda haruldaste muldmetallide tootmise arendusi pärssivaks probleemiks peetakse kõrget uraani ja tooriumi sisaldust Euroopa perspektiivsete leiukohtade lähtekivimites [10]. Seoses Euroopa Liidu 2020 eesmärkidega vähendada fossiilsete kütuste kasutust tõuseb suure tõenäosusega Euroopa vajadus haruldaste muldmetallide järele veelgi, kuna neid on vaja alternatiivsete energiaallikate ja energiasäästlike tehnoloogiate tootmiseks. Eriti olulised on neodüüm, düsproosium ja praseodüüm, mille osas ennustatakse Euroopa Liidus suuremamahulist nõudluse kasvu [10]. Haruldaste muldmetallide puudujääk võib tõsiselt pärssida Euroopa Liidu edasist majanduslikku arengut. Seetõttu on haruldased muldmetallid lisatud Euroopa kriitiliste toormete nimistusse (joonis 6). Siinkohal on oluline täpsustada, et kergemate haruldaste muldmetallide osas on Hiina osakaal maailmaturul madalam kui raskemate muldmetallide osas ja sellest tulenevalt on Euroopas varustuskindluse riskide hindamisel muldmetallid jaotatud kahte eraldiseisvasse toormerühma.

Euroopa mõistes väärib ära märkimist, et Eesti fosforiit sisaldab lisaks fosforile ka märkimisväärsetes kogustes kergemaid haruldasi muldmetalle Ce (tseerium), Pr (praseodüüm), Nd (neodüüm), Sm (samaarium), Gd (gadoliinium) ning raskemaid haruldasi muldmetalle Tb (terbium), Dy (düsproosium), Er (erbium) ja muldmetallidest eraldiseisvat, kuid nendega koos käsitletavat elementi Y (ütrium). Samas pole praeguseks selge, kas Eesti fosforiidi näol on lisaks fosforile perspektiivi olla kunagi ka kohalikuks haruldaste muldmetallide toormeks.

Euroopa mõistes väärib ära märkimist, et Eesti fosforiit sisaldab lisaks fosforile ka märkimisväärsetes kogustes haruldasi muldmetalle.

Keskkonnaprobleemid Hiinas

Probleemidele maailma suurimas haruldaste muldmetallide tootmiskompleksis Bayan Obos ja Batous on pööranud tähelepanu oma 2015. aasta artiklis BBC [12]. Tuleks täpsustada, et mureks ei ole otseselt haruldased muldmetallid, vaid lähtekivimi radioaktiivsete elementide sisaldus ja viis, kuidas neid Bayan Obos kaevandatakse ning Batous töödeldakse. Turul müügikõlbulike muldmetallide toormete saamiseks tuleb esmalt kaevandada suures koguses kaevist ja seda eraldi seisvates tehastes rikastada ning kemikaalidega töödelda. Kogu see tootmistsükkel on mahukas ettevõtmine ja tekitab mitmesuguseid vähem või rohkem ohtlikke toksilisi jäätmeid. Näiteks on Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi sõnul hinnatud, et Hiinas ühe tonni haruldaste muldmetallide toorme tootmine tekitab 75 kuupmeetrit happelisi vedeljäätmeid ja 1 tonni radioaktiivseid jäätmeid [13]. Iseenesest ei ole ka need jäätmed kohe probleemiks, kui nendega osatakse ümber käia läbimõeldult ning ettevaatlikult. Lisaks kurikuulsale õhureostusele on suurimaks keskkonnareostajaks Hiina muldmetallide tööstuses just need vedelad tootmise jäätmed, mis pumbatakse hoiustamiseks settetiikidesse (joonis 7). Settetiigid pole aga korrektselt suletud ja toksilised jäätmed leostuvad läbi hoidlapõhja edasi maapinda, rikkudes sellega põhjavee ja ümbruskaudse elukeskkonna. Kusjuures see eelnev käib vaid Hiina riikliku muldmetallide tööstuse olukorra kohta, kuid ei tohiks unustada, et selle kõrval eksisteerib veelgi kontrollimatum ja keskkonnale ohtlikum illegaalne haruldaste muldmetallide tööstus, mille keskkonna-alase käekäigu kohta andmed hoopistükkis puuduvad.

Nagu eelmistest peatükkidest selgus, on Hiina maailmas muldmetallide turgu kontrolliv riik ja seda põhjusel, et müüdav toore on kõige odavama omahinnaga. See on osati nii, kuna Hiinas on keskkonnahoidlik kaevandamine ja maavarade töötlemine olnud aastakümneid prioriteetide nimekirjas tagumises otsas. Odav omahind on omakorda turult tõrjunud teised, puhtamad suurtootjad Ameerikas ja Austraalias, kes kaevandasid ja töötlesid haruldasi muldmetalle ümbritseva keskkonnaga rohkem arvestades. Seetõttu ongi turule jäänud suurtootja Hiina, kelle toode on odav, kuid äärmiselt „räpane“.

2012. aastal kinnitas Hiina keskvalitsus haruldaste muldmetallide kaevandamise ja töötlemisega kaasnevate keskkonnaprobleemide tõsidust.

Õnneks on viimastel aastatel Hiinas aktiviseerunud keskkonnakaitselistel teemadel mitmed avalikud protestid. 2012. aastal kinnitas Hiina keskvalitsus kaasnevate keskkonnaprobleemide tõsidust, öeldes oma maavarade strateegia ja poliitika olukorra ülevaates, et vähesel määral reguleeritud haruldaste muldmetallide kaevandamine ja töötlemine vananenud tehnoloogiatega on toonud kaasa tõsiseid keskkonnakahjusid [14]. Seega vähemalt esmapilgul tundub, et Hiina on tasapisi liikumas keskkonnateadlikuma tootmise suunas, mis võiks teoreetiliselt tulevikus tuua kaasa ka haruldaste muldmetallide hinnatõusu ja teiste konkureerivate lääne tootjate turule naasmise.

Kokkuvõtteks

On selge, et ilma haruldaste muldmetallideta ei saaks meie tänane kõrgtehnoloogial põhinev ühiskond praegusel kujul eksisteerida. Samas tundub, et naudime muretult neid hüvesid, mis on tulnud keskkonna ja inimeste arvelt mujal. Tuleb tõdeda, et nutitelefon või arvuti, mille ekraanilt sa seda artiklit siin loed, on suure tõenäosusega ütlemata „räpased”. Kuidas saad aidata Sina? Lühidalt: tarbida tuleb mõistlikult, mitte igal aastal enda nutitelefon kiirema või telekas kumerama versiooni vastu välja vahetada. Samuti aitaks omajagu kaasa juba ka see, kui sa oma vana tehnika taaskasutusse suunad (http://uuskasutus.ee/ või http://mobiiliringlus.ee/). See ei oleks probleemile lahendus, aga mingil määral leevenduseks kindlasti.

Samuti tehakse tihtilugu Hiina haruldastel muldmetallidel põhineva tehnoloogiaga toodetud energia tarbimine meie jaoks ka moraalselt söödavamaks, kleepides toodetele juurde sildid „roheline” või „puhas”. Tõesti, püsti pandud tuulik ei jäta sulle tagaaeda maha toksilisi leostuvaid settetiike, kuid see ei tähenda, et neid ei eksisteeriks seetõttu kuskil mujal. Seega tuleks peamiselt Hiina haruldastel muldmetallidel põhineva „rohelise” ja „puhta” energia või selle säästmise tehnoloogia olemus ümber mõtestada nii, et see vastaks ka tegelikkusele.

Ühtlasi on pikalt ja laialt räägitud riikide energiasõltumatuse tagamise vajadusest. Nähes, kui suurel määral sõltub meie ühiskond Hiina haruldastest muldmetallidest, tuleb rõhku panna ka nende jätkusuutlikule kättesaadavusele, et ei juhtuks nii nagu Jaapanis aastal 2010. Tõsine sõltuvus on üpris kole staadium, selles olles kiputakse probleemidele tähelepanu mitte pöörama või hakatakse neid enda või teiste rahustamiseks ilusamaks rääkima.

Sõnaseletaja:

*Haruldaste muldmetallide varusid (rahvusvaheliselt määratletud kui Resources) ja varasid (rahvusvaheliselt määratletud kui Reserves) deklareeritakse oksiidses ekvivalendis ja tonnides. See on vajalik, et viia haruldaste muldmetallide leiukohtade kogused ühtselt võrreldavatele alustele.

Autor: 

Hardi Aosaar