Metale ziem rzadkich. Bez nich telefon byłby kawałkiem plastiku

REE to skrót od angielskiego Rare Earth Elements, czyli pierwiastków ziem rzadkich. Do tej grupy zalicza się 17 pierwiastków: 15 lantanowców oraz skand i itr. Sama nazwa jest trochę myląca, ponieważ te pierwiastki wcale nie należą do najrzadszych składników skorupy ziemskiej. Cer występuje w niej znacznie częściej niż złoto, a część REE jest obecna w skałach w ilościach porównywalnych z metalami znanymi z przemysłu. Problem polega na tym, że rzadko tworzą bogate, łatwe do wydobycia złoża.

Są rozproszone, wymieszane z innymi minerałami i trudne do oddzielenia, dlatego ich pozyskiwanie wymaga zaawansowanej technologii, dużych nakładów i ostrożności środowiskowej. Najczęściej dzieli się je na dwie grupy:

• lekkie pierwiastki ziem rzadkich: są to m.in. lantan, cer, prazeodym, neodym, samar. Występują częściej i mają ogromne znaczenie dla elektroniki, katalizatorów, szkła technicznego oraz magnesów. Neodym i prazeodym pozwalają produkować bardzo mocne, a jednocześnie małe magnesy wykorzystywane w smartfonach, słuchawkach, silnikach samochodów elektrycznych i turbinach wiatrowych;
• ciężkie pierwiastki ziem rzadkich: czyli m.in. terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb, lutet oraz zwykle zaliczany do tej grupy itr. Występują w mniejszych ilościach i najczęściej są wykorzystywane w urządzeniach, które muszą pracować precyzyjnie albo w wysokiej temperaturze. Dysproz i terb dodaje się do magnesów, aby zachowywały siłę w trudnych warunkach, np. w silnikach, robotyce, przemyśle obronnym i energetyce.

Historia tych pierwiastków zaczęła się pod koniec XVIII wieku w szwedzkim Ytterby, niewielkiej miejscowości, która dała nauce wyjątkowo dużo nazw chemicznych. W 1787 r. oficer i mineralog Carl Axel Arrhenius znalazł tam ciemny minerał nazwany później ytterbitem, a w 1794 r. fiński chemik Johan Gadolin wyodrębnił z niego tlenek itru, uznawany za pierwszy rozpoznany związek pierwiastka ziem rzadkich. Sama nazwa ma więc historyczne źródło: "ziemiami" nazywano wtedy trwałe i trudne do rozpuszczenia substancje tlenkowe, najczęściej tlenki metali, a "rzadkie" były dla ówczesnych chemików, ponieważ występowały w nietypowych minerałach i wyjątkowo trudno dawały się rozdzielać oraz opisywać.

Pierwiastki ziem rzadkich znajdują się w urządzeniach, których używamy codziennie, choć zwykle nikt ich tam nie zauważa. W smartfonie odpowiadają przede wszystkim za małe, ale bardzo mocne magnesy. To dzięki nim telefon może głośno odtwarzać dźwięk, wyraźnie wibrować i szybko ustawiać ostrość w aparacie. Neodym i prazeodym pozwalają zmieścić dużą siłę magnetyczną w elemencie mniejszym niż paznokieć, a europ, terb i itr pomagają uzyskać światło oraz kolor w ekranach i źródłach LED.

Cer wykorzystuje się przy polerowaniu szkła i podzespołów optycznych, a lantan poprawia właściwości specjalistycznego szkła. Bez tych dodatków wiele sprzętów działałoby słabiej, byłoby większych albo mniej precyzyjnych. Właśnie dlatego REE nazywa się czasem "witaminami przemysłu": potrzeba ich niewiele, ale ich brak szybko widać w jakości gotowego produktu.

Ich znaczenie mocno wzrosło wraz z rozwojem elektromobilności i energetyki wiatrowej. Magnesy z neodymem, prazeodymem, dysprozem i terbem pracują w:

• silnikach aut elektrycznych,
• generatorach turbin wiatrowych,
• robotach przemysłowych,
• czujnikach,
• dyskach twardych,
• sprzęcie lotniczym,
• systemach obronnych.

Neodym daje magnesowi siłę, prazeodym często go wspiera, a dysproz i terb pomagają utrzymać parametry wtedy, gdy urządzenie nagrzewa się podczas pracy. Od metali ziem rzadkich zależy wydajność silnika, zasięg auta, trwałość turbiny czy precyzja robota na linii produkcyjnej.

W medycynie gadolin jest stosowany w wielu środkach kontrastowych podawanych przy rezonansie magnetycznym. Dzięki niemu lekarz może wyraźniej zobaczyć naczynia, guzy, stany zapalne albo zmiany w narządach. To zastosowanie wymaga jednak ostrożności, bo literatura medyczna od lat opisuje zagadnienie odkładania się gadolinu w organizmie po części badań z kontrastem. W onkologii ważny jest także lutet-177, wykorzystywany w terapiach radiofarmaceutycznych, m.in. u pacjentów z zaawansowanym rakiem prostaty. Tu pierwiastek jest nośnikiem promieniowania skierowanego w komórki nowotworowe.

Międzynarodowa Agencja Energetyczna w raporcie z 2025 r. wskazuje, że popyt na REE w czystych technologiach wzrósł z 11 tys. ton w 2021 r. do 19 tys. ton w 2024 r., a do 2030 r. może dojść do 38 tys. ton. Komisja Europejska podkreśla z kolei, że same magnesy z ziem rzadkich są jednym z najczulszych punktów europejskiego przemysłu, ponieważ UE w ogromnym stopniu zależy od importu gotowych magnesów z Chin.

Stare telefony, dyski twarde, silniki elektryczne i zużyte elementy turbin wiatrowych przestają być zwykłym elektroodpadem. Dla producentów elektroniki i przemysłu energetycznego są ważnym źródłem metali ziem rzadkich. Najcenniejsze są ukryte w nich magnesy neodymowe, ponieważ zawierają neodym, prazeodym, dysproz i terb. Można je odzyskiwać na kilka sposobów:

• hydrometalurgia: polega na wymywaniu metali z rozdrobnionego materiału za pomocą odpowiednich roztworów, zwykle kwasów lub soli;
• pirometalurgia: wykorzystuje wysoką temperaturę i sprawdza się przy bardziej zanieczyszczonym materiale, choć zużywa sporo energii;
• HPMS: wodór przenika do magnesu, rozkrusza jego strukturę i pozwala zamienić go w proszek, który może trafić z powrotem do produkcji. To krótsza droga niż klasyczne rozpuszczanie, oczyszczanie i ponowne wytwarzanie surowca od zera.

Przegląd przygotowany w 2024 r. przez Institute of Catalysis of the Bulgarian Academy of Sciences oraz rumuński National R&D Institute for Non-Ferrous and Rare Metals wskazuje, że właśnie recykling magnesów NdFeB jest jednym z najbardziej obiecujących kierunków odzysku REE.

Najciekawsze rzeczy dzieją się dziś w laboratoriach. Naukowcy próbują odzyskiwać metale ziem rzadkich taniej i z mniejszą ilością uciążliwych odpadów. W 2022 r. zespół z Universidade Federal do Rio Grande do Sul sprawdził magnesy wyjęte ze zużytych telefonów i pokazał, że neodym oraz prazeodym da się wymywać łagodniejszymi związkami, m.in. kwasem cytrynowym i octowym. W próbie z użyciem mikrofal kwas cytrynowy pozwolił odzyskać 57 proc. neodymu i 58 proc. prazeodymu, a kwas octowy 48 proc. neodymu i 65 proc. prazeodymu w 15 minut.

Badacze coraz częściej patrzą też na odpady przemysłowe, zwłaszcza popioły po spalaniu węgla. Przy pojedynczej próbce zawartość REE może wyglądać skromnie, ale przy skali elektrowni nawet niewielkie ilości zaczynają mieć znaczenie. Georgia Institute of Technology opisał metodę wykorzystującą łagodniejsze związki chemiczne, m.in. cytryniany i szczawiany, a kolejne zespoły testują ciecze jonowe, czyli specjalne płyny pomagające odzyskiwać pierwiastki z roztworów po obróbce popiołów i używać je ponownie. Pojawiają się też bardziej futurystyczne pomysły, jak przyspieszanie odzysku dysprozu polem magnetycznym.

Firmy coraz mocniej inwestują w odzysk metali ziem rzadkich, bo stawką jest już nie wizerunek, lecz dostęp do surowców potrzebnych do produkcji. Po chińskich ograniczeniach eksportowych z 2025 r. firmy zobaczyły, że brak magnesów może zatrzymać łańcuch dostaw tak samo skutecznie jak brak chipów. Unia Europejska sprowadza z Chin ogromną część magnesów z ziem rzadkich, dlatego w planie RESourceEU z 3 grudnia 2025 r. pojawił się mocny akcent na recykling. Bruksela chce ograniczyć wywóz odpadów z magnesów trwałych, aby więcej neodymu, prazeodymu, dysprozu i terbu zostawało w europejskim obiegu.

Ten sam kierunek widać u największych producentów elektroniki. Apple ogłosiło 15 lipca 2025 r. umowę z MP Materials wartą 500 mln dolarów. Obejmuje ona dostawy amerykańskich magnesów z ziem rzadkich oraz nową linię recyklingu w Mountain Pass w Kalifornii, która ma przerabiać odpady poprodukcyjne i zużyte magnesy. Stary telefon, zużyty dysk albo silnik z auta elektrycznego coraz częściej są początkiem nowego obiegu surowców, których potrzebuje cała technologiczna gospodarka.

Największe rezerwy pierwiastków ziem rzadkich mają dziś Chiny. Według najnowszego arkusza USGS "Mineral Commodity Summaries 2026: Rare Earths" to około 44 mln ton w przeliczeniu na tlenki REO. Dalej są Brazylia z ok. 21 mln ton, Australia z ok. 6,3 mln ton, Rosja z ok. 3,8 mln ton, Wietnam z ok. 3,5 mln ton i Stany Zjednoczone z ok. 1,9 mln ton. Sama mapa zasobów nie pokazuje jednak pełnej siły rynku. W 2025 r. Chiny wydobyły ok. 270 tys. ton REO, USA ok. 51 tys. ton, Australia ok. 29 tys. ton, a Birma/Myanmar ok. 22 tys. ton. To dobrze pokazuje różnicę między "mieć surowiec pod ziemią" a "dostarczać go przemysłowi". Złoże jest dopiero początkiem. Potrzebne są jeszcze kopalnie, zakłady separacji, rafinerie, produkcja stopów, proszków magnetycznych i gotowych magnesów.

Największa przewaga Chin kryje się właśnie w tym dalszym etapie. Międzynarodowa Agencja Energetyczna w raporcie "Rare earth elements 2025" podaje, że w 2024 r. trzy największe kraje odpowiadały za 86 proc. wydobycia i aż 97 proc. rafinacji pierwiastków ziem rzadkich. To rafinacja i produkcja magnesów decydują o bezpieczeństwie fabryk, ponieważ z samej rudy nie powstanie silnik auta elektrycznego ani generator turbiny wiatrowej.

Parlament Europejski w opracowaniu "China's rare-earth export restrictions" z 2025 r. wskazał, że Chiny kontrolują ok. 60 proc. światowej produkcji REE i ok. 90 proc. rafinacji, a Unia Europejska sprowadza z Chin wszystkie ciężkie REE, 85 proc. lekkich REE oraz 98 proc. magnesów z ziem rzadkich. To dlatego Pekin ma wpływ nieporównywalny z samą wielkością złóż. Kto kontroluje separację, kontroluje tempo pracy wielu nowoczesnych branż.

Najbardziej nerwowy moment przyszedł w 2025 r., gdy Chiny zaostrzyły kontrolę eksportu wybranych pierwiastków i produktów z REE. USGS podaje, że w kwietniu 2025 r. ograniczenia objęły m.in. samar, gadolin, terb, dysproz, lutet, skand i itr, a w październiku rozszerzono je o europ, holm, erb, tul i iterb. Listopadowa decyzja zawiesiła część październikowych restrykcji na rok, lecz kwietniowe zasady nadal działały. To uruchomiło w Europie alarm, bo kłopot dotyczy szczególnie magnesów trwałych używanych w samochodach elektrycznych, robotach, turbinach, elektronice i przemyśle obronnym.

Europa ma swoje zasoby w Szwecji, Finlandii, Grenlandii i Hiszpani, ale według analizy "Strengthening the EU Rare Earth Permanent Magnet Supply Chain" z 2025 r. jej największa luka leży między kopalnią a fabryką, czyli w separacji, stopach i produkcji magnesów. Właśnie dlatego Bruksela w planie RESourceEU zapowiedziała centrum surowców krytycznych, wspólne zakupy, zapasy i szybsze finansowanie projektów, które mają zmniejszyć zależność od jednego dostawcy.