Røde stat eller blå stat, liberal eller libertarian, amerikanere deler en afhængighed af sjældne jordarter importeret fra Kina.
Grønne teknologier som elbiler, vindmøller, solpaneler og lysstofrør er afhængige af sjældne jordartsmetaller. Militæret afhænger af sjældne jordarter til styrede missilsystemer, satellitter og ubemandede droner. NASAs rumfartøj bærer kraftige sjældne jordmagneter til Mars og det ydre rum. Magneterne miniaturiserede også iPads, computere og high-tech hovedtelefoner.
Kina kontrollerer 95 procent af verdens sjældne jordforsyning. Nøglen til dette monopol er ikke en overflod af sjældne jordarter, men dens ekspertise inden for forarbejdning af malm til oxider og rent metal. Malmen har en tendens til at bære uran og thorium, det mest radioaktive element på planeten, og udvinding af metallet er typisk en lang flerstegsproces, der involverer giftige kemikalier.
"Vi ved, hvor deponeringerne er. At have dem ender i din iPhone er ikke en lige eller simpel proces," sagde Brad Van Gosen, en geolog hos U.S. Geological Survey (USGS) i Denver.
For et par år siden viste Kina sin magt og reducerede forsyningen med sjældne jordarter til en ring. Flytningen sendte De Forenede Stater og andre lande sammen for at afslutte deres afhængighed af Kina. Priserne steg højt og trækker nye investorer og mineselskaber ind på det sjældne jordmarked. Nu har USA en ny mine næsten færdig og to til i de tilladte faser. Men det afgørende element i at undslippe Kinas sjældne jordareal er ikke nye miner, men det genopbygger ekspertisen og infrastrukturen til behandling af de finmættede metaller, siger eksperter.
Priskrig
I 2010 øgede Kina omkostningerne til sjældne jordarter, da det begyndte at begrænse eksporten og opkræve udenlandske virksomheder højere priser. Prisboblen udløste en verdensomspændende vanvid til at undslippe Kinas kontrol. Et nyt australsk-ejet forarbejdningsanlæg lige er åbnet i Malaysia. Andre er planlagt i Canada, Europa og Afrika. Flere virksomheder forsøger også at udvikle en amerikansk forsyning til sjældne jordarter, nogle med støtte fra Department of Defense.
"De sjældne jordarter er meget strategiske metaller og især meget af strategisk betydning for forsvarsindustrien," sagde Curt Freeman, præsident for Avalon Development Corp. i Fairbanks, Alaska, et minekonsulentfirma. "Der er en urolig følelse i Kongressen og Forsvarsministeriet," sagde han.
I USA åbnede Californiens Mountain Pass-mine igen i 2010 og forventes at begynde at producere lette sjældne jordelementer i år. Minen var engang verdens største producenter af sjældne jordarter, men blev lukket ned i 2002 på grund af miljøproblemer og faldende priser. En anden mine foreslås i Wyoming af det canadiske firma Rare Element Resources, men står over for modstand fra lokale beboere.
Alaskas nyeste ressource
En af de største sjældne jordgambler er ved Alaskas Bokan Mountain. Når graniten toppede på uran, der er udvindet for uran, indeholder rige årer af de sværere at finde tunge sjældne jordelementer. Projektet har stærk støtte fra Alaskas lovgiver og fra nærliggende samfund. Et canadisk firma planlægger at udvinde malmen og omdanne den til oxider med et specialbygget forarbejdningsanlæg. Deri ligger udfordringen.
På trods af deres navn er sjældne jordarter faktisk almindelige i jordskorpen, dog i lave koncentrationer. Moniker er en holdover fra det 19. århundrede, da forskere opdagede de underligt navngivne elementer i sjældent fundne mineraler. De 17 elementer har en tæt affinitet med lignende kemiske egenskaber og atomvægte. Bokan Mountain er en af de få pletter på Jorden med en overflod af tunge sjældne jordelementer, som har højere atomvægte. Det er især forhøjet i yttrium, der vises i alt fra kubiske zirkoner og sensorer til bilforurening til lasere, raketter og jetmotorer.
Da sjældne jordarter ofte alle er blandet sammen i en klippe, kræver det, at de tunge sjældne jordarter adskilles, først at fjerne de lettere. Dette gøres typisk med en række kemiske tanke og opløsningsmidler. Der er desuden det radioaktive uran at bortskaffe. Men minejer Ucore siger, at den har en ny solid-ekstraktionsteknologi, der i høj grad forenkler denne proces. Teknikken er afhængig af nanoteknologi for at fjerne urenheder og koncentrere de tunge sjældne jordarter til oxider, ifølge Ucore. Ministeriet for forsvar finansierede Ucores malmekstraktionsundersøgelser med en kontrakt i oktober 2012.
Dyrt tilbagetrækning
”Det bliver mere og mere kompliceret, jo mere vi ser på det,” sagde Van Gosen.
Metalsindustrikonsulent Gareth Hatch bemærker, at forarbejdning er den største hindring for minedrift af sjældne jordarter.
"Forarbejdning er den vigtigste udfordring for aflejringer, der især er skæve mod de midterste og tunge sjældne jordarter, fordi de har nogle usædvanlige mineraler, der ikke er blevet forarbejdet før," sagde Hatch, grundlægger af Technology Metals Research. Hatch hjælper med at udvikle et sjældent jordforarbejdningsfirma i Canada.
USGS har adskillige igangværende projekter, der undersøger geologien i Bokan Mountain, for bedre at forstå, hvordan mineraler optrådte.
"Ideen er at udvikle en grundlæggende forståelse af, hvordan disse aflejringer kommer i gang i første omgang i jordskorpen, og bruger den til at se efter ressourcer, som den amerikanske offentlighed har brug for," sagde Susan Karl, en USGS-geolog med base i Anchorage.
Ucore-bestyrelsesmedlem Jaroslav Dostal, en emeritus-professor ved Saint Mary's University i Halifax, Nova Scotia, var hovedforfatter til studiet af Bokan Mountain. Tilskudsprogrammet, der gav finansiering til undersøgelsen, USGS Mineral Resources External Research Programme, har tidligere tildelt projekter til privat industri og udenlandske modtagere.
Investering i forarbejdning
USGS har også projekter, der undersøger geologien for andre sjældne jordaflejringer. Siden 2010 har Repræsentanternes Hus indført lovgivning, der bremser reguleringer af minedrift og finansierer sjælden jordforskning og -udvikling, som endnu ikke har bestået senatet. Genbrug af sjældne jordartsmetaller, som ikke altid er muliggjort med højteknologisk gadgetry, er en anden måde at reducere afhængigheden af Kinas forsyning. Tidligere i år anbefalede forsvarsministeriet at lagre 120 millioner dollars kritiske tunge sjældne jordartselementer. Men industrieksperter siger, at penge bedre ville blive brugt på at opbygge amerikansk ekspertise og infrastruktur til behandling af sjældne jordarter.
"Med hensyn til fuldblæst kapacitet har Molycorp sin lette sjældne jordadskillelsesfacilitet, men bortset fra det er der virkelig intet i Nordamerika," sagde Hatch, erhvervskonsulenten.
"Evnen til at behandle og omdanne fra mineraler til forbindelser, der går i højteknologisk udstyr, er den vigtigste flaskehals ikke kun i USA, men også i verden," sagde han.
E-mail Becky Oskin eller følg hende @beckyoskin. Følg os @ livscience, Facebook og Google+. Original artikel på LiveScience.com.
