تتسابق شركات التكنولوجيا الناشئة لتغيير الطريقة التي يتم بها تكرير المعادن النادرة من أجل التحول إلى الطاقة النظيفة، وهي دفعة تهدف إلى تحفيز توسع الغرب في القطاع المتخصص الذي يدعم مليارات الأجهزة الإلكترونية.

إن المعيار الحالي لتنقية هذه المعادن الإستراتيجية، والمعروف باسم الاستخلاص بالمذيبات، هو عملية مكلفة وقذرة أمضت الصين الثلاثين عامًا الماضية في إتقانها. لقد كافحت شركات إم بي ماتريالز (MP Materials) ولايناس رير إيرثز (Lynas Rare Earths) وغيرها من شركات العناصر الأرضية النادرة الغربية في بعض الأحيان لنشرها بسبب التعقيدات التقنية ومخاوف التلوث.

إن الأتربة النادرة هي مجموعة مكونة من 17 معدنًا تستخدم في صنع المغناطيس الذي يحول الطاقة إلى حركة للسيارات الكهربائية والهواتف المحمولة والأجهزة الإلكترونية الأخرى. في حين ساعد العلماء الأمريكيون في تطوير عملية استخلاص العناصر الأرضية النادرة بالمذيبات في الخمسينيات من القرن الماضي، إلا أن النفايات المشعة الناتجة عن هذه العملية جعلتها غير شعبية تدريجيًا في الولايات المتحدة.

بدأت الصين في التوسع بسرعة في الصناعة بدءًا من الثمانينيات، وهي تسيطر الآن على 87% من طاقة تكرير المعادن النادرة في العالم، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية. وقد ساعدت هذه البراعة في دفع اقتصاد البلاد إلى ثاني أكبر اقتصاد في العالم.

ويقدم المنافسون الغربيون الناشئون الآن فرصة مثيرة لمعالجة المعادن بطرق أسرع وأنظف وأرخص، إذا تمكنوا من إطلاقها بنجاح.

وقالت إيزابيل بارتون أستاذة التعدين والهندسة الجيولوجية بجامعة أريزونا: “إن عملية تكرير العناصر الأرضية النادرة الحالية تمثل كابوسًا. ولهذا السبب هناك الكثير من الشركات التي تعد بأساليب جديدة، لأننا بحاجة إلى أساليب جديدة”.

تظهر المقابلات مع ما يقرب من عشرين من مستشاري الصناعة والأكاديميين والمديرين التنفيذيين أنه إذا نجحت واحدة أو أكثر من تقنيات المعالجة الجديدة هذه كما هو مأمول بحلول عام 2025، فإنها يمكن أن تقلل الاعتماد على تكنولوجيا المعادن النادرة الصينية ومنتجاتها الثانوية السامة بينما تدعم أيضًا خطط الشركات الغربية. فرض أسعار مرتفعة على المعادن الاستراتيجية.

ورغم أن أيًا منها لم يتم إطلاقها تجاريًا ــ ويتساءل بعض مستشاري ومحللي الصناعة ما إذا كانت سوف تتمكن من القيام بذلك قريباً ــ فإن كادرًا من الشركات يمضي قدمًا في تنفيذ خطط تنمية جريئة.

وفي قاعدة سابقة للقوات الجوية الأمريكية في لويزيانا، تهدف شركة يوكور رير ميتالز (Ucore Rare Metals) إلى معالجة العناصر الأرضية النادرة بحلول منتصف عام 2025 باستخدام تقنية تعرف باسم رابيد إس اكس (RapidSX) التي تقول إنها أسرع بثلاث مرات على الأقل من استخلاص المذيبات، ولا تنتج أي مواد كيميائية خطرة. النفايات ولا يتطلب سوى ثلث المساحة المادية.

وقال مايكل شريدر الرئيس التنفيذي للعمليات في شركة يوكور (Ucore) خلال زيارة للموقع: “هدفنا هو إعادة إنشاء سلسلة توريد للمعادن الأرضية النادرة في أمريكا الشمالية”.

تأسست شركة يوكور (Ucore) في عام 2006، وكانت تخطط في البداية لاستخراج رواسب العناصر الأرضية النادرة في ألاسكا. لكن الشركة غيرت مسارها في عام 2022 للتركيز على التكرير، وليس التعدين، وهو محور ولد ما اعتبره اثنان من المديرين التنفيذيين أنه عيبًا في استراتيجية الغرب لإضعاف هيمنة الصين على المعادن من خلال محاولة إتقان الخطوتين في وقت واحد.

تجري شركة يوكور (Ucore) – التي كانت تختبر عمليتها بتمويل من البنتاغون – محادثات الآن مع 17 شركة تعدين لشراء إمدادات معالجة بخفة من العناصر الأرضية النادرة المعروفة باسم المركزات، وشحنها إلى ميناء نيو أورليانز، ثم نقلها بالشاحنات إلى مساحة 80,800 قدم مربع، حيث المستودع الذي سيتم تجهيزه بتقنية رابيد إس اكس (RapidSX) بدءًا من شهر يناير / كانون الثاني.

يقول عمال مناجم المعادن الأرضية النادرة بشكل متزايد إنهم راضون بالتركيز على استخراج الصخور – بدلًا من مضاعفة عملياتهم بخطوة المعالجة الإضافية.

وقالت لويزا مورينو رئيسة شركة ديفينس ميتالز (Defense Metals): “يجب على شركات التعدين التركيز على العثور على رواسب جديدة. ربما ينبغي عليك أن تترك عملية التكرير للآخرين المتخصصين في ذلك”. تهدف شركة ديفينس ميتالز (Defense Metals) إلى فتح منجم للمعادن النادرة في كولومبيا البريطانية في غضون أربع سنوات وتهتم بترخيص تكنولوجيا يوكور (Ucore)

وتخطط شركة رينبو رير إيرثر (Rainbow Rare Earths) بحلول عام 2026 لنشر تكنولوجيا تكرير المعادن النادرة في جنوب أفريقيا التي طورتها شريكتها كيه تكنولوجيز (K-Technologies) ومقرها فلوريدا، والتي تستخدم عملية تعرف باسم التبادل الأيوني المستمر، والتي يستخدمها بعض منتجي الليثيوم.

تعمل كذلك شركة ستارت أب إيثرر (Startup Aether) على تطوير تقنية النانو التي تبرمج البروتينات للارتباط بشكل انتقائي مع العناصر الأرضية النادرة واستخراجها من رواسب الخام.

وفي النرويج، تقول شركة ريتك (REETec) المملوكة للقطاع الخاص إن عملية التكرير الخاصة بها تنبعث منها ثاني أكسيد الكربون أقل بنسبة 90% من استخراج المذيبات، ويجب أن تكون جاهزة للعمل بحلول أواخر عام 2024.

وبدأت شركة فونيكس تايلنغز (Phoenix Tailings) المملوكة للقطاع الخاص في وقت سابق من هذا العام في تكرير كميات صغيرة من العناصر الأرضية النادرة في ولاية ماساتشوستس باستخدام عملية تقول إنها خالية من الانبعاثات والنفايات.

وقال روبرت فوكس، العالم في مختبر أيداهو الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية: “هناك تقنيات يمكن تطويرها أفضل بكثير من الاستخلاص بالمذيبات”. ووافق المختبر الشهر الماضي على البحث في تقنيات تكرير جديدة للمواد الحرجة الأمريكية المملوكة للقطاع الخاص، والتي تعمل على تطوير رواسب الأتربة النادرة.

النجاح محل شك

وعلى الرغم من التعطش لتقنيات التكرير الجديدة، حذر مستشارو الصناعة من أن المصنعين ربما يتوقعون الكثير وفي وقت مبكر جدًا من هذه المجموعة من التقنيات الناشئة التي لم تثبت كفاءتها حتى الآن، خاصة في ضوء الأهداف الصارمة العالمية للكهرباء.

على سبيل المثال، لم تعمل تكنولوجيا شركة يوكور (Ucore) قط على نطاق تجاري، ومن غير المتوقع أن تحصل على حماية براءات الاختراع حتى العام المقبل، وهو جدول زمني أشار إليه مستشارو الصناعة باعتباره سببا للقلق نظرا للمنافسة القوية على الملكية الفكرية.

وقال فرانك فانون مستشار صناعة المعادن ومساعد وزير الخارجية الأمريكي السابق: “إن الأفق الزمني اللازم لتطوير كل تقنيات التكرير الجديدة هذه سيكون أطول مما يتوقعه الكثيرون”. وأضاف أن المحادثات حول الإنتاج في غضون سنوات قليلة “تخلق شعورًا زائفًا بالأمان لدى صناع القرار السياسي”.

ومع ذلك، فإن الحاجة إلى البدائل آخذة في الارتفاع، خاصة في أعقاب القرار الذي اتخذته بكين في وقت سابق من هذا العام للحد من صادرات الجرمانيوم والجرافيت والمعادن الأخرى. وقد أثار ذلك مخاوف من أن الأرض النادرة قد تكون التالية.

وقد دعا فانون والعديد من السياسيين الأمريكيين الحكومات الغربية إلى إنشاء مراكز مركزية لمعالجة المعادن النادرة، وهي خطة تنفذها كندا بالفعل.

وفي ساسكاتشوان، يعمل علماء الحكومة على إطلاق تكنولوجيا خاصة بهم لمعالجة العناصر الأرضية النادرة بعد تعثر محاولات شراء التكنولوجيا الصينية في عام 2020.

وقال مايك كرابتري الرئيس التنفيذي لساسكاتشوان ريسيرش كاونسل (Saskatchewan Research Council SRC)، الذي تموله حكومة المقاطعة: “لقد نظرنا إلى التقنيات الحالية وقلنا: هناك طريقة أفضل للقيام بذلك. أردنا أن نضع لمسة خاصة بنا عليها”.

وباستخدام الذكاء الاصطناعي، صممت الشركة معدات معالجة تعتقد أنها أكثر كفاءة من المنافسين الصينيين. وبدلا من الحاجة إلى ما يصل إلى 100 شخص لتشغيل المصنع، كما هو الحال مع استخراج المذيبات التقليدية، تقدر شركة ساسكاتشوان ريسيرش (SRC) أنه ستكون هناك حاجة إلى أربعة أشخاص فقط لتشغيل مصنعها، الذي تأمل في افتتاحه بحلول نهاية عام 2024.

وفي حين أن هدف ساسكاتشوان ريسيرش (SRC) هو تحفيز التعدين في جميع أنحاء كندا، قال كرابتري إنه منفتح على ترخيص التكنولوجيا لاستخدامها في أي مكان في العالم.

وقال “هذا القطاع بأكمله يحتاج إلى النمو خارج الصين من أجل دعم تحول الطاقة”.

وتتوقع شركة Crabtree وساسكاتشوان ريسيرش (SRC) أن تكلفة بناء منشأتهما أكبر من تكلفة المنافسين الصينيين ولكن تشغيلها أقل، وهو ما يرجع إلى رغبتهما في صنع معدات معالجة لا تحتوي على نفايات وتعيد تدوير الأحماض والمواد الكيميائية الرئيسية الأخرى.

وبينما تكافح شركة MP Materials وغيرها من أجل تصميم معدات المعالجة الخاصة بها لتتناسب مع رواسب جيولوجية محددة، تقول ساسكاتشوان ريسيرش (SRC) ويوكور (Ucore) وآخرون إنهم يعتقدون أن عمليات التكرير الجديدة الخاصة بهم ستكون قادرة على معالجة المعادن المهمة من مواقع متعددة في جميع أنحاء العالم.

اقرأ أيضًا هل ما يعوق عملية تحول الطاقة العالمية أنها – ببساطة – مكلفة؟

المصدر: رويترز