Téma

Začneme těžit i na Měsíci? Kritické suroviny a jejich původ

Na začátku tohoto roku oznámila LKAB, švédská státní těžební společnost, objev dosud největších zásob kovů vzácných zemin v Evropě. Naleziště se nachází na severu Švédska, daleko za polárním kruhem, ve městě Kiruna. Vzácné zeminy se v Evropě v současné době nikde netěží a dovážejí se primárně z Číny. Jsou jednou z klíčových surovin budoucnosti, které Evropská komise označuje za „kritické suroviny“, využití nacházejí v počítačích, mobilních telefonech, zdravotních zařízeních, obranných systémech, ale také v solárních článcích nebo větrných elektrárnách.

Začneme těžit i na Měsíci? Kritické suroviny a jejich původ
Začneme těžit i na Měsíci? Kritické suroviny a jejich původ

Text a ilustrační obrázky: Huy Pham

Bez takzvaných kritických surovin by se značná část přístrojů, které používáme i v běžném životě, vůbec neobešla. Hmotnostně se přitom jedná o nepatrné množství dané kritické suroviny v poměru k celkové váze přístrojů. Například u telefonů jde průměrně jen o pár miligramů kovů vzácných zemin a pár gramů kritických surovin, jako je kobalt nebo lithium. Přesto tvoří zdaleka nejhodnotnější část celého telefonu a zajišťují jeho nejdůležitější funkce.

Recyklace těchto surovin je v současné době velmi obtížná, a tak jsme z velké části stále závislí na primární těžbě. Stále se totiž jedná o neobnovitelné zdroje a kovy získávané intenzivní těžbou rud, která je velkým zásahem do lokálního životního prostředí. Množství potřebné rudy a způsob jejího zpracování s sebou nese palčivé environmentální dopady.

Jedovatá černá jezera

Název “vzácné zeminy” je trochu zavádějící. Pokud byste šli ven a nabrali hrst hlíny, s velkou pravděpodobností byste v ní některou z nich našli. Jejich koncentrace jsou ovšem extrémně malé a jen na několika místech se vyskytují v dostatečných koncentracích, aby se ekonomicky vyplatila jejich těžba.

Ekonomicky výhodnější je přesunout těžbu a zpracování ze Západu do Asie, s tím se však pojí negativní environmentální a sociální dopady. Autoři knih Elements of Power (David S. Abraham) a Rare Earth Frontiers (Dr. Julie Michelle Klinger) popisují dopady těžby na krajinu a obyvatele města Bayan Obo ve Vnitřním Mongolsku, čínského území, odkud pochází téměř padesát procent všech vzácných zemin na světě.

Pro oddělení vzácných zemin z jejich rud je potřeba silných chemikálii obsahujících například arsenik, kyselinu sírovou, nebo kyselinu chlorovodíkovou. V těch se ruda rozpouští, případně se kyseliny lijí přímo na místě do PVC trubek, které ústí hluboko v zemi. Z výsledného roztoku se selektivně odseparují požadované suroviny a zbytek putuje pryč jako odpad.

Na každou tunu vzácných zemin pak připadá jedna tuna radioaktivních látek a pětasedmdesát tisíc litrů černě zbarveného kalu plného zbytkových kyselin a těžkých kovů, který pak putuje do odkaliště o rozloze dvanáct kilometrů čtverečních. Odkaliště obsahuje přes dva miliony tun toxické odpadní vody, jež se dostává do ovzduší, půdy a vody. Nebezpečné látky se tak dostávají do přírody, vegetace a mezi dobytek. U obyvatel žijících v okolí se projevují zdravotní problémy ovlivňující růst kostí, vznik rakoviny a respirační potíže.

Nejčastěji používanou vzácnou zeminou je neodym, který se používá v silných magnetech. Například elektromagnet v turbíně větrné elektrárny spotřebuje až okolo čtyř set kilogramů této vzácné zeminy. Kromě toho je v magnetech zapotřebí ještě malého množství dysprosia a praseodymu, dalších vzácných zemin. Samotného neodymu se ročně vyrobí okolo čtyřiceti až padesáti tisíců tun. Nepříjemný vztah mezi obnovitelnými zdroji energie a těžbou neobnovitelných surovin je jedna z kritických otázek zelené transformace.

Zelená energie s otazníkem

Obnovitelné zdroje energie jsou silně závislé na vhodných povětrnostních podmínkách. Tuto nevýhodu vyrovnávají bateriová úložiště, kam se elektřina v době přebytku ukládá a v době nedostatku čerpá. V domácím prostředí jsou nejznámější Li-ion baterie, běžná součást chytrých zařízení a elektromobilů. Pro jejich výrobu jsou nezbytné dvě další kritické suroviny, a to kobalt a lithium. Přestože je jejich zastoupení v bateriích poměrně malé, v celém životním cyklu produktů tvoří často baterie jednu z environmentálně nejnáročnějších částí. Když například srovnáme klasická drátová sluchátka a bezdrátová sluchátka, uhlíková stopa je kvůli Li-ion baterii až třikrát větší u bezdrátových sluchátek. Podle International Energy Agency budeme v roce 2050 potřebovat patnáctkrát více kobaltu, než je současná produkce a až šedesátkrát více lithia, pokud chceme zamezit oteplení planety pod 1,5 °C v souladu s Pařížskou dohodou.

Lithium se těží nejvíce v takzvaném lithiovém trojúhelníku v pohoří And (Chile), Číně a Austrálii. Tento bílý a velmi lehký kov je díky svým vlastnostem ideální pro výrobu baterií. Lithium je rozpuštěné v podzemních zásobách vod, které se odčerpávají vzhůru na povrch do rozlehlých solných nádrží, větších než dvacet fotbalových hřišť. Během dvanácti až čtrnácti měsíců se objem vody pod intenzivním slunečním zářením sníží natolik, že vznikne dostatečně koncentrovaný solný roztok určený pro další chemické zpracování.

Na první pohled se může zdát, že čerpání slané podzemní vody, která není vhodná pro zemědělství, nemůže mít výrazný ekologický dopad. Podle některých vědců je však dopad mnohem komplexnější a nemusí být hned viditelný.

Za prvé, ve slaných podzemních vodách se vyskytují mikroorganismy, na kterých závisí rovnováha místního ekosystému. Andy jsou také domovem ohroženého plameňáka andského, který se živí řasami a organismy žijících v solných roztocích, díky kterým získává své růžové zbarvení.

Za druhé, podzemní vody jsou vzájemně provázané a v suchých oblastech probíhá celý koloběh podstatně pomaleji. Když se snižuje celková podzemní vodní hladina, má to dopad i na zásoby sladké vody, které jsou rozdílem hustot většinou ve stejném vodním tělesu. I z tohoto důvodu se proti těžbě lithia bouří hlavně místní obyvatelé, kteří jsou náročnou těžbou nejhůře postižení.

Jde to i jinak?

Globálně je zatím přínos vzácných zemin nenahraditelný a v současné době vědci zkoumají různé alternativní zdroje těžby. Hodně diskutovaná je například těžba vzácných kovů ze dna oceánů. Ta by ale s velkou pravděpodobností uvolnila do oceánů velké množství uloženého oxidu uhličitého a zapříčinila zatím netušené dopady.

Jako potenciální zdroj vzácných kovů může sloužit dokonce i Měsíc. Není ovšem třeba zacházet tak daleko. Podle různých studií lze nalézt zásoby kritických materiálů i v Evropě. Kromě nálezu ve Švédsku se nyní provádí studie o potenciálních nalezištích také na dalších místech (i v Čechách nyní probíhá průzkum možností na těžbu lithia v Cínovci, v oblasti Krušných hor).

Nemá ovšem cenu kterékoli místo těžit stejně destruktivním způsobem jako dosud. Pro lithium například existují technologie přímého získávání z vody bez nutnosti zásahů do vodních těles. Stále se však jedná o neekonomické způsoby těžby. Zdaleka nejpřínosnější by bylo zvládnout kritické suroviny recyklovat. Většina elektronického odpadu cestuje po světě do odlehlých míst, odkud se získávají pouze nejvýnosnější suroviny jako je zlato nebo měď. Pokud se chceme dále technologicky posouvat bez ztráty na životním prostředí, bude pro nás čím dál tím zásadnější naučit se uzavírat cyklus a naučit se odpad využít jako zdroj.