11 Απρ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΣΙΜΑ ΧΗΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ (ΜΑΝΤΡΑΤΖΗ ΜΠΑΡΙΣ) | Μέρος Α’
Εισαγωγή
Από την αρχή του πολιτισμού, οι άνθρωποι χρησιμοποιούσαν πέτρες, και αργότερα
μέταλλα, που έβρισκαν στο έδαφος ή λίγο κάτω από την επιφάνεια της γης. Το παλαιότερο
ορυχείο που είναι γνωστό σήμερα στην επιστήμη βρίσκεται στο «Σπήλαιο του Λιονταριού»,
στη σημερινή Σουαζιλάνδη, στη νοτιότερη Αφρική, και χρονολογείται από την Παλαιολιθική
Εποχή, πριν από περίπου 43.000 χρόνια. Από το ορυχείο αυτό εξορυσσόταν αιματίτης που
χρησιμοποιούνταν για την παραγωγή κόκκινης ώχρας. Άλλο ορυχείο περίπου της ίδιας
εποχής έχει βρεθεί στην Ουγγαρία: πιστεύεται ότι εκεί άνθρωποι του Νεάντερταλ εξόρυσσαν
πυρόλιθο για κατασκευή εργαλείων και όπλων.
Με την εξέλιξη της τεχνολογίας, ο αριθμός των ορυκτών και μεταλλευμάτων που
χρησιμοποιούνταν διευρύνθηκε σημαντικά. Η Βιομηχανική Επανάσταση δημιούργησε
εντελώς νέες συνθήκες σε ό,τι αφορά τόσο τη διαδικασία εξόρυξης όσο και την
εκμετάλλευση ορυκτών και μεταλλευμάτων.
Σήμερα λίγοι συνειδητοποιούν πόσο απαραίτητα είναι τα ορυκτά για τη διατήρηση και τη
βελτίωση της ποιότητας της ζωής μας και πόσο αλληλένδετη είναι η καθημερινότητά μας με
τη χρήση τους : υπολογίζεται ότι ο μέσος άνθρωπος χρησιμοποιεί στη διάρκεια της ζωής του
περί τους 400 τόνους ορυκτών στο σπίτι, στο γραφείο, στην καρέκλα που καθόμαστε αυτή τη
στιγμή, στο αυτοκίνητο, στις τηλεοράσεις, στα φάρμακα και στα καλλυντικά, ακόμα και
στην οδοντόκρεμα που βουρτσίσαμε τα δόντια μας σήμερα το πρωί.
Η χρήση των ορυκτών υλών είναι απαραίτητη σήμερα για την παραγωγή ενέργειας, τις
βιομηχανίες φαρμάκων και διατροφής, τα μέσα μεταφοράς, τη νοσηλευτική, τα έντυπα και
ηλεκτρονικά μέσα ενημέρωσης, τις τεχνικές κατασκευές και γενικά ό,τι κάνει τη ζωή μας πιο άνετη. Υπάρχουν μέταλλα και ορυκτά τα οποία βρίσκουν εφαρμογές στην αντιμετώπιση
περιβαλλοντικών προβλημάτων ή συμβάλλουν στη βελτίωση της ποιότητας των
καλλιεργήσιμων εδαφών ή της ζωικής παραγωγής. Από την άλλη όμως και ανάλογα με τη
χρήση τους μπορεί να αποτελούν και μια απειλή.
Εξίσου σημαντική είναι και η συμμετοχή της δραστηριότητας αυτής στην οικονομική ζωή
των χωρών: το 70% της ευρωπαϊκής κατασκευαστικής βιομηχανίας εξαρτάται από τις
ορυκτές πρώτες ύλες – μεταλλεύματα, βιομηχανικά και λατομικά ορυκτά. Εξάλλου μέσα σε αυτά κρύβονται πολύ κρίσιμα χημικά στοιχεία που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή
υψηλών τεχνολογιών.
Ορισμός χημικού στοιχείου
Χημικό στοιχείο, συχνά αποκαλούμενο απλά στοιχείο, είναι χημική ουσία που
αποτελείται από ένα τύπο ατόμων, που διακρίνεται από το (χαρακτηριστικό) ατομικό
αριθμό του, που ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα του. Τα
χημικά στοιχεία διακρίνονται σε μέταλλα, μεταλλοειδή και αμέταλλα. Τα πιο γνωστά
παραδείγματα χημικών στοιχείων είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο
(αμέταλλα), το πυρίτιο, το αρσενικό (μεταλλοειδή), το αλουμίνιο, ο σίδηρος, ο χαλκός, ο
χρυσός, ο υδράργυρος και ο μόλυβδος (μέταλλα).
Περιοδικός Πίνακας
Τα ελαφρύτερα χημικά στοιχεία, που περιλαμβάνουν το υδρογόνο, το ήλιο, και σε
μικρότερες ποσότητες, το λίθιο, το βηρύλλιο και το βόριο, θεωρείται ότι έχουν παραχθεί
με διάφορες κοσμικές διεργασίες κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης και το
βομβαρδισμό με κοσμικές ακτίνες. Η παραγωγή των βαρύτερων χημικών στοιχείων, από
τον άνθρακα ως τα πολύ βαρύτερα χημικά στοιχεία, παράχθηκαν με αστρική
πυρηνοσύνθεση, και έγιναν διαθέσιμα για τα μεταγενέστερα ηλιακά συστήματα και το
σχηματισμό των πλανητών με πλανητικά νεφελώματα και υπερκαινοφανείς αστέρες, που
εκτοξεύουν τέτοια χημικά στοιχεία στο διάστημα. Η υψηλή αφθονία του οξυγόνου,
του πυριτίου και του σιδήρου στη Γη αντανακλά τη συνηθισμένη παραγωγή τους σε
τέτοια άστρα. Ενώ τα περισσότερα χημικά στοιχεία είναι γενικά «σταθερά», μια μικρή
ποσότητα φυσικής μετατροπής του ενός χημικού στοιχείου σε ένα άλλο επίσης
συμβαίνει με τη διάσπαση των ραδιενεργών χημικών στοιχείων, καθώς επίσης και με
άλλες πυρηνικές διεργασίες που συμβαίνουν στη φύση.
Η ιστορία της ανακάλυψης και της χρήσης των χημικών στοιχείων άρχισε μαζί με τις
πρωτόγονες ανθρώπινες κοινωνίες που έβρισκαν κάποια φυσικά χημικά στοιχεία που
υπάρχουν στη φύση, όπως ο χαλκός, ο χρυσός και ο συντηγμένος σίδηρος και λίγα άλλα
μέταλλα από τα ορυκτά τους. Αρχικά οι αλχημιστές και οι χημικοί, μεταγενέστερα,
ταυτοποίησαν πολλά περισσότερα, με σχεδόν όλα τα φυσικά υπάρχοντα χημικά στοιχεία
να είναι ήδη γνωστά μέχρι 1900. Οι ιδιότητες των χημικών στοιχείων συχνά
συνοψίστηκαν με τη σταδιακή ανάπτυξη του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων,
που οργανώνει τα χημικά στοιχεία κατά αύξοντα ατομικό αριθμό σε περιόδους και
ομάδες που μοιράζονται ορισμένες «περιοδικές» φυσικές και χημικές ιδιότητες. Με
εξαίρεση κάποια ασταθή και βραχύβια ραδιενεργά χημικά στοιχεία, όλα τα υπόλοιπα
χημικά στοιχεία είναι (πλέον) διαθέσιμα βιομηχανικά, τα περισσότερα σε υψηλούς
βαθμούς καθαρότητας.
Το υδρογόνο και το ήλιο είναι ασυζητητί τα πιο άφθονα χημικά στοιχεία στο σύμπαν.
Ωστόσο, ο σίδηρος είναι το πιο άφθονο χημικό στοιχείο (κατά μάζα) στη Γη, ενώ το
οξυγόνο είναι το πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο γήινο φλοιό . Παρόλο που όλες οι
γνωστές χημικές ουσίες αποτελούνται από αυτά τα χημικά στοιχεία, η ίδια η ύλη
υποτίθεται ότι αποτελεί μόλις το 15% της συνολικής ποσότητας μάζας του σύμπαντος.
Το υπόλοιπο πιστεύεται ότι αποτελείται από σκοτεινή ύλη, ένα εύρος ουσιών με
σύνθεση σε μεγάλο βαθμό άγνωστη και μη αποτελούμενη από χημικά στοιχεία
(τουλάχιστον όπως τα ξέρουμε και τα ορίζουμε ως τώρα), εφόσον δεν περιέχουν
πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Η σκοτεινή ύλη μπορεί επίσης να περιλαμβάνει
κανονική βαρυονική μάζα και νετρίνα.
Όταν δύο ή περισσότερα διακριτά χημικά στοιχεία ενώνονται χημικά, με τα άτομά
τους να συγκρατούνται μαζί με χημικούς δεσμούς, το αποτέλεσμα είναι μια χημική
ένωση. Τα 2/3 των χημικών στοιχείων που βρίσκονται με φυσικό τρόπο στη Γη, μπορούν
να βρεθούν στη φύση μόνο με τη μορφή χημικών ενώσεών τους, αλλά και στο υπόλοιπο
1/3, συνήθως είναι πιο συνηθισμένο να βρεθούν και πάλι με τη μορφή χημικών ενώσεών
τους. Οι χημικές ενώσεις αποτελούνται από χημικά στοιχεία που συνδυάζονται μόνο σε
αναλογίες φυσικών αριθμών, όπως στο νερό, στο μαγειρικό αλάτι και σε ορυκτά, όπως ο
χαλαζίας και ο ασβεστίτης. Αυτό επιτρέπει την εξαγωγή χημικών τύπων που
αντιπροσωπεύουν αυτές τις χημικές ενώσεις. Ωστόσο, οι χημικοί δεσμοί ανάμεσα σε
πολλούς τύπους χημικών στοιχείων έχουν ως αποτέλεσμα σε ορισμένα κρυσταλλικά
στερεά και σε ορισμένα μεταλλικά κράματα, οι αναλογίες ατόμων τους να μη δίνουν
συγκεκριμένους χημικούς τύπους. Σχετικά καθαρά δείγματα ελεύθερων χημικών
στοιχείων είναι ασυνήθιστα στη φύση. Σχετικά καθαρά δείγματα απομονωμένων
στοιχείων είναι ασυνήθιστα στη φύση. Ενώ όλα τα 94 φυσικά υπάρχοντα χημικά
στοιχεία έχουν ταυτοποιηθεί σε δείγματα ορυκτών προερχόμενα από το γήινο φλοιό,
μόνο μια μικρή μειοψηφία των χημικών στοιχείων είναι αναγνωρίσιμα, ως σχετικά
καθαρά χημικά στοιχεία. Ανάμεσα στα πιο συνηθισμένα από αυτά τα «εγγενή στοιχεία»
είναι ο χαλκός, ο άργυρος, ο χρυσός, ο άνθρακας (σε τρεις αλλομορφές: γαιάνθρακας,
γραφίτης και διαμάντι), το θείο και ο υδράργυρος. Όλα αυτά, εκτός από λίγα από τα πιο
αδρανή χημικά στοιχεία, όπως τα ευγενή αέρια και μερικά από τα ευγενή μέταλλα,
συνήθως βρίσκονται στη Γη στη μορφή χημικών ενώσεών τους. Ενώ περίπου 32 από τα
χημικά στοιχεία υπάρχουν στη Γη σε μορφή (ελεύθερου) χημικού στοιχείου, τα
περισσότερα από αυτά βρίσκονται σε μίγματα. Για παράδειγμα, ο ατμοσφαιρικός αέρας
(της Γης) αποτελείται κυρίως από ένα μείγμα αζώτου, οξυγόνου και αργού, και τα
εγγενή στερεά στοιχεία βρίσκονται σε κράματα, όπως ο σίδηρος με το νικέλιο.
Επί του παρόντος 118 χημικά στοιχεία έχουν ταυτοποιηθεί. Από αυτά τα 118
γνωστά χημικά στοιχεία, μόνο τα πρώτα 94 είναι γνωστό ότι έχουν βρεθεί με φυσικό
τρόπο στη Γη. Επίσης, μόνο τα 80 από αυτά είναι σταθερά, ενώ τα άλλα είναι
ραδιενεργά, διασπώμενα σε ελαφρύτερα χημικά στοιχεία, με διάφορες ημιζωές, που
κυμαίνονται από κλάσματα του δευτερολέπτου ως και δισεκατομμύρια έτη. Τα 24
βαρύτερα χημικά στοιχεία που δεν έχουν βρεθεί με φυσικό τρόπο στη Γη,
ταυτοποιήθηκαν αφού παράχθηκαν τεχνητά ως συνθετικά προϊόντα με ανθρωπογενείς
πυρηνικές αντιδράσεις.
Ο Αριστοτέλης περίπου 2.000 χρόνια πριν, πίστευε ότι τα σώματα του Σύμπαντος
σχηματίζονται από τέσσερα στοιχεία: τη γη, την φωτιά τον αέρα και το νερό. Μόλις τον
17ο αιώνα, οι άνθρωποι άρχισαν να συνειδητοποιούν την πραγματική φύση των
στοιχείων. Σήμερα οι επιστήμονες συνεχίζουν να ψάχνουν για νέα στοιχεία,
παρασκευάζοντας τα τεχνητά σε πολύ μικρές ποσότητες. Μερικοί επιστήμονες χημικοί
όπως η Μαρία Κιουρί (πολώνιο, ράδιο), ο Αντουάν Λαβουαζιέ (ονόμασε τα στοιχεία) ,
Ρόμπερτ Μπόιλ (διατύπωσε τον νόμο των αερίων), ο Ντιμίτρι Μεντελέγιεφ (μεντελέβιο,
περιοδικός πίνακας), Γιανς Μπερτσέλιους (θόριο, σελήνιο, πυρίτιο και συμβολισμός
στοιχείων), Καρλ Σιελ (οξυγόνο, χλώριο κ.α.) Χένρι Καβέντις (υδρογόνο)
παρασκεύασαν, ανακάλυψαν και απομονώσαν στοιχεία από το περιβάλλον.
Μοιάζει απίστευτο και όμως είναι αληθινό: Το καθετί που βλέπουμε γύρω μας είναι
φτιαγμένο από ένα ή περισσότερα χημικά στοιχεία! Ο Λαβουαζιέ υπήρξε ο πρώτος που
καθιέρωσε έναν πειραματικά χρήσιμο ορισμό για τα στοιχεία: Στοιχείο είναι μια ουσία η
οποία δεν μπορεί να διασπαστεί μέσω οποιασδήποτε χημικής αντίδρασης σε
απλούστερες ουσίες. Στην αρχαιότητα ήταν γνωστά μόνο 10 στοιχεία. Σήμερα είναι
γνωστά 116, από τα οποία τα 90 απαντώνται στη φύση, ενώ τα υπόλοιπα 26 είναι
τεχνητά. H ταυτότητα καθενός στοιχείου σκιαγραφείται ξεχωριστά, με έναν μοναδικό
τρόπο, ενώ τα μυστικά της ύλης αποκαλύπτονται μέσα από την ίδια τη σύστασή της.
Όσον αφορά την δημιουργία των στοιχείων, ένα ισχυρότατο επιχείρημα υπέρ της
θεωρίας της μεγάλης έκρηξης είναι ότι προβλέπει, ότι μετά τα 3 πρώτα λεπτά της
δημιουργίας του Σύμπαντος, το ποσοστό υδρογόνου-ηλίου είναι περίπου αυτό που
παρατηρείται και σήμερα στο Συμπάν, δηλαδή αναλογία υδρογόνου-ηλίου 3:1. Για τα
βαριά στοιχεία προβλέπει πως δημιουργούνται στο εσωτερικό των αστέρων. Ακριβή
στοιχεία μας δείχνουν πως στα αστέρια η αναλογία σήμερα είναι 70% υδρογόνο (H),
28% ήλιο (Ηe), ενώ τα υπόλοιπα στοιχεία (οξυγόνο, άζωτο, άνθρακας, νέο, μαγνήσιο,
πυρίτιο, θείο, σίδηρος, νικέλιο, αργό, χλώριο) δεν ξεπερνούν το 2% της συνολικής μάζας
των αστέρων του πληθυσμού Ι (των νεότερων αστεριών όπως ο ήλιος), και το 0.1% της
μάζας των αστέρων του πληθυσμού ΙΙ (παλαιοτέρων αστέρων).
Τα εξωτικά στοιχεία της σύγχρονης εποχής
Βρίσκονται στα βαθιά υπόγεια του περιοδικού πίνακα, πάνω τους όμως στηρίζονται οι
νέες εξελίξεις. Καθώς ανάβουμε το φως του γραφείου μας μια απόκοσμη λάμψη φωτίζει
την ταμπλέτα μας που είναι αφημένη στην επιφάνειά του. Την ξεκλειδώνουμε και
γλιστράμε το δάχτυλό μας στην κατασκευασμένη με ίνδιο οθόνη αφής της. Μέσα σε
δευτερόλεπτα παλμοί πληροφοριών χοροπηδούν στις στρωμένες με έρβιο λεωφόρους
του Internet. Όταν θέλουμε να ακούσουμε λίγη μουσική, οι αγαπημένοι μας καλλιτέχνες
αναδύονται μέσα από τους μαγνήτες νεοδυμίου των ακουστικών μας [5].
Για πολλούς από εμάς η σκηνή αυτή αποτελεί μια δεδομένη καθημερινότητα. Σπανίως
«βγαίνουμε» από αυτήν για να σκεφθούμε πόση πρόοδο έχουν σημειώσει τα υλικά που
υποστηρίζουν την υλική μας εξέλιξη. Παρ’ όλα αυτά, όλα σχεδόν τα προσωπικά μας
γκάτζετ και οι τεχνολογικές καινοτομίες έχουν κάτι κοινό: βασίζονται σε κάποια
άγνωστα σε εμάς υλικά βγαλμένα από τα βαθιά υπόγεια του περιοδικού πίνακα. Ακόμη
όμως και αν δεν έχουμε ακούσει ποτέ το όνομα στοιχείων όπως το άφνιο, το έρβιο ή το
ταντάλιο, το πιθανότερο είναι ότι τα περισσότερα από αυτά βρίσκονται κάπου γύρω μας.
Σύντομα πάντως μπορεί να αρχίσουμε να ακούμε περισσότερο αυτά τα ονόματα. Η
ζήτηση για πολλά από αυτά τα άγνωστα ως τώρα στοιχεία αυξάνεται θεαματικά, τόσο
ώστε σε λίγο αναμένεται να ξεπεράσει την προσφορά των αποθεμάτων τους. Αυτό
οφείλεται σε έναν βαθμό στην ακόρεστη δίψα μας για τα μηχανήματα της τελευταίας
λέξης της τεχνολογίας αλλά και στην επανάσταση της πράσινης ενέργειας. Και αν τόσα
ακουστικά ή σκληροί δίσκοι υπολογιστών εξαρτώνται από τις μαγνητικές ιδιότητες του
νεοδυμίου ή του δυσπροσίου, μια ανεμογεννήτρια ή ένας ηλεκτροκινητήρας απαιτεί
ακόμη μεγαλύτερη ποσότητά τους. Αντίστοιχα οι ίδιες ιδιότητες που κάνουν το ίνδιο
απαραίτητο για κάθε οθόνη αφής το καθιστούν ιδανικό για την επόμενη γενιά
φωτοβολταϊκών.
Μεγάλη η ζήτηση, στο κόκκινο η προσφορά
Τα ορυκτά είναι απαραίτητα για την οικονομική ανάπτυξη και τη διατήρηση και
βελτίωση του επιπέδου διαβίωσης των ανθρώπων. Για όλες τις ορυκτές ύλες
παρατηρείται ραγδαία αύξηση της κατανάλωσης. Αυτό κρίνεται σαν ένα αποτέλεσμα της
αύξησης του πληθυσμού της γης, της ανόδου του βιοτικού επιπέδου των ανθρώπων των
υπανάπτυκτων χωρών, της καταναλωτικής μανίας που χαρακτηρίζει κοινωνίες των
αναπτυγμένων χωρών και της τεχνολογικής εξέλιξης.
Από υπολογισμούς των Ηνωμένων Εθνών κατά το διάστημα 2010-2040 ο
πληθυσμός της γης θα αυξηθεί κατά 14%, από 6,9 σε 9,0 δισεκατομμύρια. Το ίδιο
χρονικό διάστημα το μέσο κατά κεφαλήν εισόδημα εκτιμάται ότι θα αυξηθεί από US$
10.000 σε 26.000, δηλαδή θα σημειώσει αύξηση κατά 160%. Είναι αξιοσημείωτο ότι η
σχέση αύξησης της ζήτησης των επιμέρους ορυκτών υλών δεν είναι ίδια για όλο τον
κόσμο. Σε οικονομικά υπανάπτυκτες περιοχές η ζήτηση για μέταλλα που είναι
απαραίτητα για τη βελτίωση των υποδομών, όπως ο σίδηρος και ο χαλκός που είναι
αναγκαία σε κατασκευές και επέκταση χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας, είναι πολύ
μεγαλύτερη από ό,τι για μέταλλα που έχουν μεγάλη κατανάλωση σε πλούσιες κοινωνίες
(π.χ. διοξείδιο τιτανίου για χρωστικές, βορικά άλατα για παραγωγή υάλινων
αντικειμένων, χρυσός για κοσμήματα, πολύτιμοι λίθοι).
Με την πάροδο των αιώνων και την εξέλιξη της υψηλής τεχνολογίας δημιουργούνται
ανάγκες για εντατική χρήση ορισμένων στοιχείων σε νέες εφαρμογές. Αυτό είναι
αποτέλεσμα κυρίως της ραγδαίας αύξησης της παγκόσμιας κατανάλωσης φθηνών
ηλεκτρονικών συσκευών (π.χ. κινητά τηλέφωνα, tablets, ηλεκτρονικοί υπολογιστές,
σύγχρονα ιατρικά διαγνωστικά μηχανήματα, συστήματα ηλεκτρονικής πλοήγησης), της
παραγωγής καθαρής ενέργειας (παραγωγή από ανανεώσιμες πηγές, την προστασία του
περιβάλλοντος (π.χ. υβριδικά αυτοκίνητα, καταλύτες) και τις εξελίξεις στο χώρο των
στρατιωτικών τεχνολογιών. Έτσι ο χάρτης της παγκόσμιας παραγωγής και ζήτησης
ορυκτών έχει αλλάξει, αφού ορισμένες χώρες φαίνεται να είναι κοιτασματολογικά
ευνοημένες και να διαθέτουν μεγάλα κοιτάσματα ορυκτών, από τα οποία παράγονται
αυτά τα στοιχεία σε βαθμό που να εξελίσσονται σε μονοπώλια. Αυτό είναι ένα σοβαρό
πρόβλημα για τη βιομηχανία παραγωγής των τελικών προϊόντων, αφού η τροφοδοσία
της με τα απαραίτητα ορυκτά και μέταλλα μπορεί να εξαρτάται από την ποσότητα και τις
τιμές που ο μονοπωλιακός χαρακτήρας παραγωγής και εμπορίας δημιουργεί.
Τα ορυκτά και μέταλλα, τα οποία κρίνεται ότι είναι απαραίτητα για τις παραπάνω
εφαρμογές και δεν διατίθενται στην αγορά από πολλούς παραγωγούς σε όση ποσότητα
είναι αναγκαία, ονομάζονται «κρίσιμα». Τα ορυκτά και μέταλλα αυτής της κατηγορίας
δεν εμφανίζουν όλα τον ίδιο βαθμό «κρισιμότητας», αφού αυτό είναι συνάρτηση
γεωλογικών παραγόντων, εξέλιξης της τεχνολογίας παραγωγής και χρήσης,
περιβαλλοντικών επιπτώσεων από την παραγωγή και κατανάλωση, την ανακάλυψη
υποκατάστατων κλπ. Επίσης η «κρισιμότητα» δεν είναι ίδια για όλα τα ορυκτά και
μέταλλα και για όλους τους χρήστες. Σαν παράδειγμα να αναφερθεί ότι για τη
βιομηχανία παραγωγής υβριδικών αυτοκινήτων ο χρυσός δεν είναι κρίσιμο μέταλλο, ενώ
το νεοδύμιο είναι.
Αρκετές χώρες έχουν εκτιμήσει τις ανάγκες της βιομηχανίας τους σε σχέση με την
παραγωγή τελικών προϊόντων και την εξασφάλιση των πρώτων υλών και έχουν συντάξει
καταλόγους ορυκτών και μετάλλων με βάση τον βαθμό κρισιμότητάς τους. Η
Ευρωπαϊκή Επιτροπή αξιολόγησε 54 ορυκτά και μέταλλα το 2013 ως προς την
κρισιμότητά τους για την Ευρώπη. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι 20 από τα 54 που
εξετάσθηκαν ως υποψήφια είναι κρίσιμα.
Όλα αυτά σημαίνουν ότι οδεύουμε προς μια κρίση. Στην έκθεσή του περί της
Στρατηγικής των Κρίσιμων Υλικών που δημοσιεύτηκε τον Δεκέμβριο του 2010 το
αμερικανικό υπουργείο Ενέργειας αξιολόγησε 14 στοιχεία ως ιδιαίτερης σημασίας για
τις τεχνολογίες καθαρής ενέργειας. Εντόπισε ότι έξι από αυτά αντιμετωπίζουν «κρίσιμο»
κίνδυνο διακοπής της προσφοράς τους μέσα στα επόμενα χρόνια: πρόκειται για το ίνδιο
και πέντε «σπάνιες γαίες», το ευρώπιο, το νεοδύμιο, το τέρβιο, το ύττριο και το
δυσπρόσιο. Τρία ακόμη – το δημήτριο, το λανθάνιο και το τελλούριο – τα χαρακτήρισε
σε «σχεδόν κρίσιμη» κατάσταση.
Το πρόβλημα δεν είναι ότι αυτά τα στοιχεία δεν υπάρχουν. Αντιθέτως, συνιστούν
αρκετά τμήματα ανά δισεκατομμυριοστό του φλοιού της Γης. «Δεν ξέρουμε όμως πού
ακριβώς βρίσκονται» λέει ο Μάρεϊ Χίτζμαν, οικονομικός γεωλόγος της Σχολής
Μηχανικών Μεταλλείων του Κολοράντο στο Γκόλντεν. Παραδοσιακά τα στοιχεία αυτά
απλώς δεν είχαν ιδιαίτερη αξία για μας. Τα αποθέματα υλικών του είδους συχνά
απομονώνονται ως υποπροϊόντα της εξόρυξης υλικών που χρησιμοποιούνται ήδη σε
τεράστιες ποσότητες, όπως το αλουμίνιο, ο ψευδάργυρος και ο χαλκός. Η εξόρυξη
χαλκού, π.χ., μας έχει δώσει υπεραρκετό τελλούριο, ένα βασικό συστατικό των
φωτοβολταϊκών, ώστε να καλύψουμε τις παρούσες ανάγκες μας – καθιστώντας το φθηνό
με τεχνητό τρόπο.
«Αυτοί που ασχολούνται με αυτές τις νέες τεχνολογίες βλέπουν την τιμή, ας πούμε,
του τελλουρίου και λένε “ωραία δεν είναι και τόσο ακριβό, οπότε πού είναι το
πρόβλημα;”» λέει ο Ρόμπερτ Τζάφι, φυσικός του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της
Μασαχουσέτης. Ο κ. Τζάφι ήταν πρόεδρος μιας κοινής επιτροπής της Αμερικανικής
Φυσικής Εταιρείας και της Εταιρείας Έρευνας Υλικών για τα «Κρίσιμα για την ενέργεια
στοιχεία» η οποία έδωσε την έκθεσή της τον περασμένο Φεβρουάριο. Το πρόβλημα,
όπως ξεκαθαρίζει η έκθεση, είναι ότι τα οικονομικά αλλάζουν ριζικά όταν η ζήτηση για
τα υλικά αυτά ξεπερνά την προσφορά που υπάρχει έστω και ελάχιστα. «Τότε ξαφνικά
αναγκάζεται κανείς να σκεφθεί την άμεση εξόρυξη αυτών των στοιχείων ως κύριων
μεταλλευμάτων» λέει. Αυτό ανεβάζει δραματικά το κόστος – αν υποθέσουμε ότι ξέρουμε
πού να σκάψουμε.
Η τιμή ενός στοιχείου δεν είναι το μόνο πρόβλημα. Η ομάδα των σπάνιων γαιών, στην
οποία ανήκουν πολλά από τα τεχνολογικά πλέον κρίσιμα στοιχεία, βρίσκεται εν γένει
μαζί με άλλα υλικά σε μεταλλεύματα τα οποία περιλαμβάνουν επίσης μικρές ποσότητες
ραδιενεργών στοιχείων όπως το θόριο και το ουράνιο. Το 1998 η χημική επεξεργασία
αυτών των μεταλλευμάτων σταμάτησε στο μοναδικό μεταλλείο σπάνιων γαιών που
υπάρχει στις ΗΠΑ, στο Μάουντεν Πας της Καλιφόρνιας, εξαιτίας περιβαλλοντικών
ανησυχιών σχετικά με αυτά τα ραδιενεργά ρυπογόνα. Το μεταλλείο αναμένεται να
ανοίξει ξανά με βελτιωμένα μέτρα ασφαλείας ως το τέλος του χρόνου, ως τότε όμως ο
κόσμος βασίζεται στην Κίνα για όλες σχεδόν τις προμήθειες σπάνιων γαιών. Από το
2005 η Κίνα έθετε όλο και αυστηρότερα όρια στις εξαγωγές προβάλλοντας ως
δικαιολογία την αυξημένη ζήτηση από τις δικές της ανθηρές κατασκευαστικές
βιομηχανίες.
Αυτό σημαίνει ότι οι πολιτικοί που ελπίζουν να απαλλάξουν τη Δύση από την
καταστρεπτική της εξάρτηση από το πετρέλαιο θα βρεθούν μπροστά σε μια δυσάρεστη
έκπληξη: οι νέες και πιο πράσινες τεχνολογίες κάθε άλλο παρά αποτελούν τη συνταγή
για την αυτάρκεια. «Δεν υπάρχει χώρα που να έχει αρκετά αποθέματα από όλα αυτά τα
ορυκτά ώστε να “κλείσει” τις συναλλαγές της με τον υπόλοιπο κόσμο» λέει ο κ. Τζάφι.
Ακολουθεί β’ μέρος
Πηγή: ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ
“ΟΙ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΕΙΣ
ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΑ ΚΡΙΣΙΜΩΝ
ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΣΤΗΝ
ΕΛΛΑΔΑ ΚΑΙ ΟΙ ΠΙΘΑΝΕΣ
ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ
ΤΟΥΣ”
ΜΑΝΤΡΑΤΖΗ ΜΠΑΡΙΣ
