العناصر الأرضية النادرة: استخدامات الاكتشافات الجديدة وآثارها

العناصر الأرضية النادرة عبارة عن مجموعة من 17 عنصرًا ضروريًا لإنتاج نطاق واسع من المنتجات ذات التقنية العالية. ومن المفارقة، أن تلك العناصر الأرضية النادرة ليست "نادرة"، بل تتوافر بكثرة في جميع أنحاء العالم، ولكن إن توافرت، توجد في تركيزات منخفضة لدرجة لا يمكن استخراجها. وعلاوة على ذلك، في حال وجودها في تركيزات أعلى، يتعين فصلها عن العناصر الأخرى، وهي عملية مكلفة بيئيًا وماليًا.

وتعتبر العناصر الأرضية النادرة حيوية للعديد من الصناعات وتُستخدم في الإلكترونيات والتكنولوجيا العسكرية والأهم من ذلك، في الطاقة المتجددة. فعلى الرغم من وجود بدائل للعناصر الأرضية النادرة في محاولة من المنتجين لاستبدالها، إلا أن العناصر الأرضية النادرة لا تزال أكثر فاعلية، وبالتالي، في ظل أهميتها في إنتاج التقنيات المتجددة مثل توربينات الرياح والمركبات الكهربائية، من المتوقع أن يزداد الطلب في الاتحاد الأوروبي فقط على احتياجات العناصر الأرضية النادرة إلى خمسة أضعاف بحيث ينتقل الاتحاد الأوروبي وبقية العالم إلى مستوى صافي صفر انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

وفي الوقت الحالي، تهيمن الصين على السوق العالمي للعناصر الأرضية النادرة، حيث تمثل أكثر من 35٪ من احتياطي العناصر الأرضية النادرة و70٪ من الإنتاج . وأثارت هيمنة الصين على سوق العناصر الأرضية النادرة مخاوف بشأن أمن سلسلة التوريد، والاعتماد على الصين، واستخدام الصين العناصر الأرضية النادرة كأداة مساومة سياسية؛ على سبيل المثال عندما قطعت الصين الصادرات إلى اليابان بعد اعتقال بكين لبحار صيني. وفي الآونة الأخيرة، تصدرت اكتشافات مستودعات العناصر الأرضية النادرة في النرويج والسويد عناوين الصحف، والتي قد يكون لديها القدرة على زعزعة السوق وإحداث آثار بعيدة المدى.

في الخمسينات والستينات من القرن الماضي، كانت الولايات المتحدة الأمريكية هي المنتج الرئيسي للعناصر الأرضية النادرة وتقوم بتلبية جميع طلباتها من منجم ماونتن باس في كاليفورنيا، لكن ظهرت الصين كمنتج رئيسي في التسعينات لأسباب متعددة.

أولاً، تتميز الصين بتكاليف عمالة أقل ولوائح وأنظمة أكثر مرونة، إلى جانب عدد كبير من اتفاقيات التجارة الحرة مع الولايات المتحدة، وسرعان ما برزت الصين كبديل أرخص عن الولايات المتحدة الأمريكية. ثانيًا، أنشأت الصين مرافق معالجة على مقربة من مناجم العناصر الأرضية النادرة مما أدى إلى خفض التكاليف بشكل أكبر، وفي الوقت نفسه قامت بتوسيع نطاق تصنيعها للإلكترونيات للاستفادة من وفرة العناصر الأرضية النادرة. وأخيرًا، لم يكن منجم ماونتن باس قادرًا على التنافس مع الصين، بسبب تمرير لوائح وأنظمة جديدة وأكثر صرامة في الولايات المتحدة، كذلك أدى تلوث إمدادات المياه في المناطق المحيطة إلى إغلاق منجم ماونتن باس، مصدر العناصر الأرضية النادرة الوحيد في الولايات المتحدة.

وعلى مدى العقود الثلاثة التالية، أصبحت الصين المنتج الرئيسي للعناصر الأرضية النادرة، حيث استحوذت على 70٪ من الإنتاج العالمي في عام 2022. ولم تقصر جهودها للسيطرة على سوق العناصر الأرضية النادرة بمواردها المحلية فحسب، بل وسعت نفوذها باتجاه قارة أفريقيا وخاصة في البلدان الغنية بالموارد مثل جمهورية الكونغو الديمقراطية وكينيا وتنزانيا، كما استهدفت أمريكا اللاتينية مع التركيز بشكل خاص على البرازيل التي تمتلك احتياطيات كبيرة من العناصر الأرضية النادرة.

وقد أدت هيمنة الصين على سوق العناصر الأرضية النادرة، وقراراتها لوقف الصادرات في عام 2010 ، وأهمية العناصر الأرضية النادرة في صناعات الدفاع والطاقة المتجددة، إلى مخاوف بشأن أمن سلسلة التوريد والاعتماد على الصين في العناصر المهمة، ودفعت الحكومات والشركات حول العالم للبحث عن مصادر بديلة عن العناصر الأرضية النادرة. وأعادت الولايات المتحدة الأمريكية فتح منجم ماونتن باس في عام 2012 وأعلنت عن مشاريع تعدين ومعالجة جديدة في جميع أنحاء البلاد مما أدى إلى زيادة حصتها في الإنتاج العالمي إلى 14٪. وأصبحت شركة ليناس الأسترالية أيضًا منتجًا غربيًا رئيسيًا وتلقت تمويلًا من الولايات المتحدة لبناء مرافق المعالجة.

وفي السنوات الأخيرة، تم تطوير مشاريع جديدة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة في عدد من البلدان، بما في ذلك أستراليا وكندا وروسيا. وفي الآونة الأخيرة، أعلنت السويد أنها اكتشفت أكبر مستودع للعناصر الأرضية النادرة في الاتحاد الأوروبي وتلتها النرويج بإعلانها عن مستودع كبير للعناصر الأرضية النادرة في قاع البحر. وهذه المصادر الجديدة للعناصر الأرضية النادرة لديها القدرة على تقليل الاعتماد على الصين وتحسين أمن سلسلة التوريد، ولكن لا تزال هناك العديد من التحديات، بما في ذلك تكلفة الإنتاج العالية، والمخاوف البيئية، والطبيعة المعقدة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة.

تتمتع المعادن الأرضية النادرة بخصائص ذات طبيعة مغناطيسية وموصلة ومشعة فريدة من نوعها، ما جعلها ضرورية بشكل متزايد لمجموعة متنوعة من التطبيقات ذات التقنية العالية، فهي تستخدم لعمل المغناطيس الدائم في توربينات الرياح والروبوتات ومحركات الجر في المركبات الكهربائية وخلايا الوقود للطاقة الهيدروجينية. علاوة على ذلك، فهي ضرورية لمجموعة كبيرة من التطبيقات في مجال صناعة الدفاع، حيث يتم استخدام ما يقدر بنحو 420 كجم من العناصر الأرضية النادرة اللازمة لتصنيع الطائرات المقاتلة إف-35 لايتنيغ 2 من خلال العناصر الأرضية النادرة المستخدمة في الأنظمة الكهروضوئية وأجهزة الاستشعار والإلكترونيات. بالإضافة إلى ذلك، فهي تلعب دورًا مهمًا في تطوير تقنيات الطاقة النظيفة، بما في ذلك الألواح الشمسية والمركبات الهجينة والإضاءة الموفرة للطاقة.

وعلى الرغم من وجود بدائل متاحة عن العناصر الأرضية النادرة، إلا أنها أقل كفاءة ويفضل المنتجون استمرار اعتمادهم على العناصر الأرضية النادرة. ونظرًا لأهميتها الحالية في صناعة الدفاع وأهميتها الحالية والمستقبلية في الانتقال إلى مستوى صافي الصفر، تعد العناصر الأرضية النادرة موردًا مهمًا وقد يشكل التحكم في مثل هكذا مورد من جانب دولة واحدة خطرًا على الأمن القومي وخطرًا على الطاقة.

وبعد نشوب الحرب الروسية الأوكرانية، أدركت غالبية دول الاتحاد الأوروبي تكلفة اعتمادها على مصادر الطاقة الروسية وكشفت نقاط الضعف في صناعة الدفاع، ودفعت هذه الصدمات الاتحاد الأوروبي إلى ترسيخ انتقاله إلى الطاقة النظيفة ومعالجة أوجه القصور في سلسلة التوريد العسكرية. وكما نوقش سابقًا، تلعب العناصر الأرضية النادرة دورًا حيويًا في هذه الصناعات وفي عام 2020 استورد الاتحاد الأوروبي ما بين 98-99 ٪ من احتياجاته من العناصر الأرضية النادرة من الصين ، وتعتبر تلك العناصر الأرضية النادرة حيوية في عدد من الصناعات الاستراتيجية.

من ناحية أخر، فإن التعويل على دولة واحدة كمصدر للسلع الحيوية يعكس اعتماد الاتحاد الأوروبي في السابق على الطاقة الروسية، وفي ضوء توقع زيادة الطلب على العناصر الأرضية النادرة خمسة أضعاف في الاتحاد الأوروبي، قد يكون للاكتشافات الأخيرة في السويد والنرويج آثار كبيرة على مستقبل سوق العناصر الأرضية النادرة.

تسبب اكتشاف أكبر احتياطي في الاتحاد الأوروبي من العناصر الأرضية النادرة في السويد ، والذي أعقبه سريعًا اكتشاف آخر مهم في النرويج ، في بروز تكهنات حول إمكانية حدوث تغيير محتمل في التوازن العالمي للعناصر الأرضية النادرة حيث تسعى الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد الأوروبي إلى أن يكونا أقل اعتمادًا على الصين. وبشكل عام، فإن اكتشاف عناصر أرضية نادرة في دول خارج نطاق نفوذ الصين يحمل عددًا من التداعيات.
أولاً، ستزداد المنافسة في سوق العناصر الأرضية النادرة، مما يؤدي إلى انخفاض الأسعار وزيادة توافرها للمستهلكين، كما ستعمل تلك العناصر الأرضية النادرة المتوفرة بأسعار أرخص على تشجيع الابتكار في مجال الطاقة النظيفة، ومن الناحية النظرية تساعد على تقليل الأسعار مما قد يؤدي بدوره إلى تسريع وتيرة الانتقال إلى عالم صافي انبعاثاته صفر.

ثانيًا، من شأن المصادر المتنوعة للعناصر الأرضية النادرة أن تعمل عل تقليل الاعتماد على الصين وتقليل مخاطر اضطرابات سلسلة التوريد مثل تلك التي حدثت في عامي 2010 و2019. وأخيرًا، قد يدفع التوسع في الاستخراج والمعالجة في البلدان ذات الأنظمة البيئية الأكثر صرامة المنتجين في تلك البلدان إلى إدخال تقنيات جديدة تزيد من كفاءة الاستخراج وتقلل من تأثير استخراج العناصر الأرضية النادرة على البيئة.

ويُقدر الاكتشاف في السويد بأكثر من مليون طن ، أو 0.8 ٪ من الاحتياطيات العالمية، وعلى الرغم من أن تلك الاحتياطيات محدودة نسبيًا مقارنة بـ 44 مليون طن في الصين، إلا أنه يتم استخراج عدد صغير نسبيًا من العناصر الأرضية النادرة كل عام. لذلك، قد يكون للاكتشاف تأثير كبير على الاتحاد الأوروبي وأهدافه المتمثلة في تنويع مصادر العناصر الأرضية النادرة، وسيكون بمثابة المصدر الأول المهم للعناصر الأرضية النادرة في القارة. ولكن، من المتوقع أن يستغرق الأمر من 10 إلى 15 عامًا قبل البدء في عملية الاستخراج من المنجم، وإذا حدث ذلك، فقد تجعل تغيرات السوق المشروع غير مُجدٍ.

ويعتبر الاكتشاف الذي أُعلن عنه في النرويج أكثر تعقيدًا نظرًا لوجود المخزون في قاع البحر، ما يجعل عملية الاستخراج معقدًة ومكلفًة للغاية، وعلاوة على ذلك، فإن اللوائح والأنظمة البيئية أكثر صرامة في الدولة الاسكندنافية من غيرها، لذا، فربما لا تتم عمليات الاستخراج إذا ثبت أن لها آثار ضارة على النظام البيئي المحيط.

و في حال تم تشغيل تلك المناجم، فستكون كافية لتلبية جزء كبير من الطلب المستقبلي للاتحاد الأوروبي على العناصر الأرضية النادرة، ولكن، لا يزال ثمة طريق طويل قبل أن نرى تأثيرًا قويًا لذلك. علاوة على ذلك، ونظرًا لاحتكار الصين للعناصر الأرضية النادرة ولوائحها وأنظمتها الأكثر مرونة، فقد تزيد ببساطة حصص الإنتاج من أجل خفض الأسعار، وقد لا يكون ثمة جدوى من الناحية الاقتصادية في مواصلة مشاريع التعدين في الاتحاد الأوروبي، والتي من شأنها ألا تحدث أي تغيير في اعتماد الاتحاد الأوروبي على الصين كمصدر للمواد الخام الحيوية بشكل متزايد.

وفي الختام، يعد تطوير مصادر جديدة للعناصر الأرضية النادرة عملية صعبة ومكلفة للغاية، وسيعتمد التأثير الكامل للاكتشافات الجديدة على مجموعة متنوعة من العوامل تتمثل في حجم المخزون، وإمكانية الاستخراج والمعالجة، ورغبة المستهلكين في احتمالية دفع أسعار أعلى للحصول على العناصر الأرضية النادرة، واستعداد السكان لتحمل الضرر البيئي الناجم عن التعدين.

Adomaitis, N. (2023, January 27). Norway finds ‘substantial’ mineral resources on its seabed. Reuters. Retrieved February 13, 2023, from https://www.reuters.com/markets/commodities/norway-finds-substantial-mineral-resources-its-seabed-2023-01-27/

Bradsher, K. (2010, September 23). Amid tension, China blocks vital exports to Japan. The New York Times. Retrieved February 16, 2023, from https://www.nytimes.com/2010/09/23/business/global/23rare.html

Breton, T. (2022, September 14). Critical Raw Materials Act: securing the new gas & oil at the heart of our economy. European Commission. Retrieved February 15, 2023, from https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/STATEMENT_22_5523

Chatterjee, P. (2023, January 12). Huge Rare Earth Metals Discovery in Arctic Sweden. BBC News. Retrieved February 12, 2023, from https://www.bbc.com/news/world-europe-64253708

Critical Raw Materials Resilience: Charting a Path towards greater Security and Sustainability. European Commission. (2020, September 3). Retrieved February 15, 2023, from https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/HTML/?uri=CELEX%3A52020DC0474&from=EN

Europe’s largest deposit of rare earth metals is located in the Kiruna Area. LKAB. (2023, January 12). Retrieved February 15, 2023, from https://lkab.com/en/press/europes-largest-deposit-of-rare-earth-metals-is-located-in-the-kiruna-area/

Parman, R. (2019, September 26). An Elemental Issue. www.army.mil. Retrieved February 15, 2023, from https://www.army.mil/article/227715/an_elemental_issue

U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2023