Over alt i vår moderne verden – ikke minst i bilene – sitter elektriske maskiner og livsviktig elektronikk. Ikke noe av dette fungerer uten REE. Å?
Bildet øverst: Den gamle gruven i Ytterby der alt startet. (Foto: Sven Welt)
Av Stein Bekkevold
REE: Sjeldne jordarters mineraler (og metaller) er blitt så viktige at verden ikke klarer seg uten. Kina har monopol, fordi de tidlig så mulighetene – mens andre sov i timen. Mange av stoffene ble oppdaget i Sverige alt på 1700- og 1800-tallet og kan utvinnes i mange land, også i Norge. Men her skal det utredes og grubles, mens Kina graver og selger.
Her ser du hvilke stoffer det er, og hvorfor de er så viktige for din og min bil – og for så mye annet.
17 typer
De sjeldne jordartsmetallene (REE, Rare Earth Elements), sjeldne jordarters mineraler, kalt lantanoider (også scandium og yttrium, som ikke tilhører, serien kalles REE) er 17 skinnende, sølvhvite og myke tungmetaller. De brukes i elektriske og elektroniske komponenter, lasere, glass, magneter* og industriprosesser.
Ordet Sjeldne jordarter er feil, de er ikke sjeldne, men det tok lang tid å isolere og definere dem. De finnes i jordskorpen (cerium er det 25. mest utgravde – mer enn kobber), men er spredt tynt utover, som spor av urenheter. For å utvinne dem med god renhet kreves store mengder råmalm – til høye kostnader.
Sjeldne
Scandium og yttrium er også REE, fordi de finnes i samme lag som lantanoidene og har like kjemiske egenskaper, men de er elektrisk og magnetisk ulike. De misfarges sakte i luft, og reagerer med kaldt vann til hydroksider, og frigjør hydrogen.
De reagerer med damp, blir oksider og tenner ved 400 °C. De og deres forbindelser har ingen biologisk funksjon annet enn i spesielle enzymer som lantanoid/metanol i bakterier.
Ingen moderne elmotor klarer seg uten REE. (Foto: ABB)
1787
De vannløselige er mildt til moderat giftige, de uløselige er ikke det. Alle isotoper av prometium er radioaktive, og ligger ikke i jordskorpen, bare som spor ved fisjon av uran-238.De finnes ofte i mineraler med thorium, og sjeldnere i uran.
På grunn av geokjemiske egenskaper er sjeldne jordartsmetaller spredt. Økonomisk utnyttbare malmforekomster er få.
Det første REE som ble oppdaget (1787) var gadolinitt, et svart mineral av cerium, yttrium, jern, silisium og andre. Det ble funnet ved Ytterby i Sverige. Fire REE har navn fra Ytterby.Her er noen:
YTTRIUM
Yttrium-aluminium-granat (YAG)-laser, yttrium-vanadat (YVO4), vert for europium i rødt fosfor for fjernsyn, Og YBCO hjelper høytemperatur-superledere, yttriumstabilisert zirkoniumoksid (YSZ) blir tannkroner; de er ildfaste og brukes i metaller for jetmotorer, og som belegg på motorer og industrigassturbiner; yttrium-jern-granat (YIG) sitter i mikrobølgefiltre, energieffektive lyspærer, tennplugger, gasskapper, og tilsettes stål, aluminium og magnesiumlegeringer.
LANTAN
Gir glass med høy brytningsindeks, flint, besørger hydrogenlagring, står i batterielektroder, i kamera- og spesielle teleskoplinser, og er flytende katalytisk krakkingskatalysator for oljeraffinerier.
CERIUM
Et kjemisk oksidasjonsmiddel, poleringspulver, gir gulfarge i glass og keramikk, styrer katalysator for biler og selvrensende ovner, er flytende katalytisk krakkingskatalysator for oljeraffinerier, blir ferro-cerium-flintstein, og er robuste hydrofobe belegg for turbinblad.
NEODYM
I sjeldne jordartsmagneter, lasere, fiolette farger i glass og keramikk, didymium-glass, keramiske kondensatorer – elektriske motorer i biler.
GADOLIN
I glass eller granat med høy brytningsindeks, lasere, røntgenrør, boble-minner, nøytronfangst, MR-kontrastmiddel, NMR-relaksasjonsmiddel, tilsetning i stål- og kromlegeringer, magnetisk kjøling (høy magneto-kalorisk effekt), scintillatordetektorer for tomografi, som substrat på magnetooptiske filmer, i høytemperatur superledere, keramisk elektrolytt for fastoksidbrenselceller, oksygendetektorer, og i katalytisk endring av avgass.
DYSPROSIUM
Tilsettes neodymmagneter, lasere, magnetostriktive legeringer som terfenol-D, harddisker. ERBIUM: infrarøde lasere, vanadiumstål, fiberoptisk teknologi. YTTERBIUM: Infrarøde lasere, kjemisk reduksjonsmiddel, lokkebluss, rustfritt stål, strekkmålere, nukleærmedisin, og jordskjelvovervåking.
KOBBER
En annen sak er at storstilt overgang til grønn energi krever mer kobber, fordi den ekstra strømmen krever oppjusterte ledere, og økt kabelmengde. Derfor er den omdiskuterte Nussir-gruva i Finnmark/Kvalsund interessant – med 25 mill. tonn drivverdig kobber. Drivverdig dels fordi etterspørselen vil øke, dels fordi utvinning er lønnsom med dagens priser, og særlig de forventede. Dessuten bærer områdets kobber ofte nikkel, også et etterspurt materiale. Gull og sølv kan forekomme.
Problemet ved Nussir (fjellet) er å lagre boreslam og sprengmasser. Et sjødeponi er foreslått, men Repparfjorden er en laksefjord. Som også har fredet sjørøye. Kan de ikke mellomlagre alt på fjellet og legge det ned igjen i gruvene når de er tomme? Enda et problem er at hele området er kalvings- og beiteområde for rein. Det skal ikke være lett.
*Magnetisme oppstår i magnetfelt, objekter tiltrekker eller frastøter hverandre når elektroner i bevegelse i det ene objektet «drar med seg» de i det andre. Det gjør at roterende magnetfelt i en elmotorstator drar med seg elektroner i rotoren, så den snurrer. Fordi både elektrisk strøm og magnetmomenter i elementærpartikler skaper magnetfelt, er magnetisme en av to sider ved elektromagnetismen. Dette ser du i ferromagneter, som tiltrekkes av magnetfelt og kan bli permanentmagneter, som danner magnetfelt. Og vi får altså bedre magneter med REE …
