العناصر الأرضية النادرة.. وقود التكنولوجيا واستخداماتها والدول المنتجة

العناصر الأرضية النادرة تُعد من أهم الموارد الطبيعية الإستراتيجية في العالم اليوم، إذ تدخل في مكونات الصناعات التقنية والعسكرية والطبية المتقدمة، وعلى الرغم من اسمها، فإنها ليست نادرة حسب التوافر الجيولوجي، بل نادرة حسب التركز وقابلية الاستخراج التجاري، ففي قلب الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها يوميًا، والتقنيات المتقدمة التي تشكل مستقبلنا، تكمن مجموعة من العناصر الكيميائية التي غالبًا ما يُساء فهم طبيعتها وأهميتها، إنها العناصر الأرضية النادرة، من الهواتف الذكية والسيارات الكهربائية إلى توربينات الرياح والمعدات الطبية المتطورة، تؤدي هذه العناصر دورًا لا غنى عنه في دفع عجلة الابتكار التكنولوجي العالمي.

هذا المقال يستعرض بالتفصيل ما العناصر الأرضية النادرة، ولماذا سُميت بهذا الاسم، وأهم استخداماتها، إضافة إلى ترتيب الدول المالكة لأكبر احتياطياتها عالميًا، ولماذا أصبحت محوراً للصراع الاقتصادي والجيوسياسي في القرن الحادي والعشرين؟

ما العناصر الأرضية النادرة؟

هي مجموعة من العناصر الموجودة في الأرض، تتألف من حوالي 17 عنصرًا، وهي مجموعة «اللانثانيدات» الموجودة في الجدول الدوري (Periodic Table)، إضافة إلى عنصري «السكانديوم» و«الإيتريوم».

هل المعادن النادرة نادرة حقًا؟

الإجابة القاطعة هي «لا»، بل إن العناصر، تملأ الأرض، وأقلها وجودًا في القشرة الأرضية -وهو عنصر الثوليوم (Thulium - Tm)- موجود في الأرض بنسبة ضعف الذهب الموجود بمائتي ضعف.

لماذا سُميت العناصر النادرة بهذا الاسم؟

الإجابة ببساطة هو أن تلك العناصر نادرًا ما توجد بتركيزات مرتفعة في منجم واحد أو مكان واحد، وتكون تركيزاتها منخفضة، ما يجعل استخراجها غير مجدٍ تجاريًّا.

قائمة العناصر الأرضية النادرة الـ17 وأبرز استخداماتها الصناعية

والآن نذكر أسماء العناصر الأرضية النادرة الـ17 مع الصناعات التي يدخل فيها كل عنصر منها:

1. السيريوم Ce يُستخدم كمحفز ويدخل في تكرير البترول، ويدخل في تصنيع «نترات السيريوم» التي تُستخدم كعلاج للالتهابات والجروح، كما أنه أيضًا يدخل في تصنيع المعادن كالحديد والألومنيوم.
2. الديسبروسيوم Dy يدخل في تصنيع محركات السيارات الهجينة «سيارات تمزج بين استخدام الوقود والكهرباء معًا» والمغناطيسات.
3. الإيربيوم Er يدخل في الطب النووي وفي مجال البصريات.
4. الأوروبيوم نفس الإيتريوم Eu يدخل في تصنيع المفاعلات النووية والإضاءة وأجهزة الطائرات والكيمياء الجيولوجية، كما أنه يدخل في طباعة الأوراق النقدية، ويُستخدم «مضان اليوروبيوم» لمنع عملية تزوير اليورو الأوروبي.
5. الجادولينيوم Gd يدخل في تصنيع أنابيب الأشعة المهبطية «أشعة الكاثود»، وفي عوامل التباين في التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وفي بعض أنواع المفاعلات النووية.
6. الهولميوم Ho يدخل في صناعة الليزر والموصلات الفائقة.
7. اللانثام La يُستخدم في العدسات والمركبات فائقة التوصيل.
8. اللوتيتيوم Lu يُعد هو وعنصر الثوليوم أكثر العناصر الأرضية النادرة ندرة في التربة، ورغم ذلك يتواجدان في الطبيعة بنسبة تُقدَّر بمائتي ضعف وجود عنصر الذهب، ويدخل في الطب كعلاج سرطان البروستاتا وعلاج أورام الغدد الصماء العصبية، ونوع من أنواع التصوير الطبي يُسمى «التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني».
9. النيوديميوم Nd يُستخدم في صناعة المغناطيسات والليزر.
10. البراسيوديميوم Pr متعدد الاستخدامات، فهو يشارك في صناعة المغناطيسات ومكبرات الصوت والأقراص الصلبة للكمبيوتر، ومحركات السيارات الكهربائية والطائرات النفاثة والأصباغ والألوان، ويسهم أيضًا في أن تكون الأجهزة الإلكترونية صغيرة الحجم وأن تكون ذات كفاءة أعلى.
11. البروميثيوم Pm يتمحور استخدامه في صناعة المركبات المضيئة، والبطاريات النووية ويتمكن من أن يُحوِّل الضوء إلى كهرباء، كما أنه مصدر لأشعة بيتا ويُستخدم في الأشعة المتنقلة.
12. الساماريوم Sm المحركات الكهربائية وصناعة الصواريخ.
13. السكانديوم Sc الإضاءة.
14. التريبيوم Tb يُستخدم في صناعة المغناطيسات الفائقة.
15. الثوليوم Tm من أكثر العناصر الأرضية النادرة شحًا في الطبيعة، ويدخل في الأشعة السينية، وصناعة الليزر والموصلات الفائقة.
16. الإيتربيوم Yb يدخل في تصنيع الفولاذ المقاوم للصدأ وفي شاشات التلفزيون والكمبيوتر، وهو السبب في ظهور الألوان في الشاشات.
17. الإيتريوم Y يدخل في صناعة خلايا الوقود، المغناطيسات، السبائك، والموصلات الفائقة.

ما العناصر الأرضية النادرة الخفيفة (LREEs) والثقيلة (HREEs)؟

تنقسم العناصر الأرضية النادرة إلى قسمين، وهما:

• عناصر أرضية خفيفة وهي «السيريوم، اليوروبيوم، اللانثام، النيوديميوم، البراسيوديميوم، البروميثيوم، السماريوم».
• عناصر أرضية ثقيلة وهي «الديسبروسيوم، الإيريبيوم، الجادولينيوم، الهولميوم، اللوتيتيوم، السكانديوم، التريبيوم، الثوليوم، الإيتربيوم، الإيتريوم».

وتوجد معايير للتفرقة بين العناصر الأرضية النادرة الخفيفة والثقيلة، وهي:

الوفرة

العناصر الأرضية الخفيفة متوافرة بصورة أكبر في الطبيعة عن العناصر الأرضية الثقيلة، في حين أن أغلب موارد الحصول على العناصر الثقيلة تأتي من الصين وحسب.

الاستخراج

في الاستخراج تحتوي العناصر الخفيفة على شوائب أقل مما تحويه العناصر الثقيلة.

الاستخدام

غالبًا ما تُستخدم العناصر النادرة الخفيفة في صناعات بسيطة مقارنة بالعناصر النادرة الثقيلة، فمن الصناعات التي تدخل فيها العناصر الخفيفة:

• الإضاءة
• العوامل الحفازة في الكيمياء
• المحركات.

أما بالنسبة للصناعات التي تدخل فيها العناصر النادرة الثقيلة:

• الطب
• الموصلات الفائقة
• تكنولوجيا الليزر.

استخدامات العناصر الأرضية النادرة

قد تظن أننا فرغنا من تعديد استخدامات العناصر الأرضية النادرة، ولكننا في الحقيقة لم نبدأ بعد، فاستخدام تلك العناصر لا حصر له، ولعل ما يؤكد ما نقول هو قول «تومس كرومر» مدير مجموعة شركات «جينجر للتجارة والاستثمار الدولي» أن تلك المعادن تدخل في كل ما يمكن تشغيله وإطفاؤه من أجهزة، فبدونها لا توجد تكنولوجيا ولا ذكاء اصطناعي ولا حتى حياة عصرية، فمن الأمور التي تدخل فيها تلك المعادن:

• البتروكيماويات
• المغناطيسات الدائمة
• الهواتف الذكية
• السيارات الكهربائية
• تصنيع الأسلحة، مثال طائرة F-35 وصواريخ «توماهوك» وغير ذلك
• عقاقير السرطان
• التكنولوجيا الفائقة
• توربينات توليد الكهرباء من الرياح
• المصابيح الموفرة للطاقة
• الألياف البصرية
• البطاريات القابلة لإعادة الشحن
• صناعة الليزر واستخدامه في الجراحة
• علم المعادن
• الميكروفونات
• تلوين الزجاج والسيراميك

ما ترتيب الدول من ناحية المعادن النادرة؟

لا يخفى على أحد أن الصين تحتل المركز الأول في احتياطي العناصر الأرضية النادرة المؤكدة بواقع احتياطي يُقدر بنحو 44 مليون طن متري. وتهيمن الصين على جزء كبير من الإنتاج العالمي المستخرج من المناجم، فبلغ إنتاجها نحو 240,000 طن متري في عام 2023، وهو ما يمثل نحو 68-70% من الإنتاج العالمي في ذلك العام وفقًا لتقديرات هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.

والأهم من ذلك، تحتفظ الصين بحصة أكبر في مراحل المعالجة والفصل وإنتاج المعادن النقية والمغناطيسات، قد تصل إلى 85-90% عالميًا في بعض هذه المراحل. ويَرجِع السبب في هذه الهيمنة إلى فطنة الصين إلى أهمية تلك المعادن في المستقبل، فوجهت استثماراتها وعمالتها لذلك المجال منذ أواخر التسعينيات من القرن الماضي، والآن تحصد ما زرعته، وتتحكم في جزء كبير من ذلك السوق الضخم والشديد الأهمية.

أما عن باقي الدول المتصدرة القائمة وفق الاحتياطيات المقدرة عام 2023 وفقًا لـ USGS، فهي تشمل:

• الصين: احتياطي يصل إلى 44 مليون طن متري.
• فيتنام: احتياطي يُقدر بنحو 22 مليون طن متري.
• البرازيل: احتياطي يُقدر بنحو 21 مليون طن متري.
• روسيا: احتياطي يُقدر بنحو 21 مليون طن متري.
• الهند: احتياطي يُقدر بنحو 6.9 مليون طن متري.
• أستراليا: احتياطي يُقدر بنحو 4.2 مليون طن متري.
• الولايات المتحدة الأمريكية: احتياطي يُقدر بنحو 2.8 مليون طن متري.
• جرينلاند: احتياطي يُقدر بنحو 1.5 مليون طن متري.
• وتشمل الدول الأخرى ذات الاحتياطيات الملحوظة ميانمار، وكندا، وتنزانيا، وجنوب أفريقيا. وتجدر الإشارة إلى أن هذه الأرقام هي تقديرات وقد تتغير مع الاكتشافات الجديدة وتقييم الموارد. المصدر الرئيسي لهذه البيانات هو U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, January 2024.

أما بالنسبة للإنتاج العالمي من المناجم لعام 2023، فقد بلغ نحو 350,000 طن متري، وكانت أبرز الدول المنتجة هي الصين (240,000 طن)، الولايات المتحدة (43,000 طن)، ميانمار (38,000 طن)، وأستراليا (18,000 طن)، وفقًا للمصدر نفسه من هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.