Rød stat eller blå stat, liberal eller libertarian, amerikanere deler en avhengighet til sjeldne jordartselementer importert fra Kina.
Grønne teknologier som elbiler, vindturbiner, solcellepaneler og lyspærer er avhengige av sjeldne jordartsmetaller. Militæret er avhengig av sjeldne jordarter for guidede missilsystemer, satellitter og ubemannede droner. NASAs romfartøy fører kraftige sjeldne jordmagneter til Mars og det ytre rom. Magnetene har også miniaturiserte iPad-er, datamaskiner og høyteknologiske hodetelefoner.
Kina kontrollerer 95 prosent av verdens sjeldne jordforsyning. Nøkkelen til dette monopolet er ikke en overflod av sjeldne jordforekomster, men dens ekspertise innen prosessering av malm til oksider og rent metall. Malmen har en tendens til å bære uran og thorium, det mest radioaktive elementet på planeten, og utvinning av metallet er typisk en lang flerstegsprosess som involverer giftige kjemikalier.
"Vi vet hvor innskuddene er. Å ha dem ender opp på iPhone-en din er ikke en rett eller enkel prosess," sa Brad Van Gosen, en geolog ved U.S. Geological Survey (USGS) i Denver.
For noen år siden viste Kina sin makt og kuttet forsyningen av sjeldne jordarter til en sild. Flyttingen sendte USA og andre land rusling for å avslutte deres avhengighet av Kina. Prisene steg kraftig og trakk nye investorer og gruveselskaper inn i det sjeldne jordmarkedet. Nå har USA en ny gruve nesten ferdig og to til i tillatte stadier. Men det avgjørende elementet for å unnslippe Kinas sjeldne jordartsregulering er ikke nye gruver, det gjenoppretter ekspertisen og infrastrukturen for å behandle de finholdige metaller, sier eksperter.
Priskrig
I 2010 økte Kina kostnadene for sjeldne jordartselementer da det begynte å begrense eksporten og belaste utenlandske selskaper høyere priser. Prisbobla utløste en verdensomspennende vanvidd for å unnslippe Kinas kontroll. Et nytt australsk-eid prosesseringsanlegg nettopp åpnet i Malaysia. Andre er planlagt i Canada, Europa og Afrika. Flere selskaper prøver også å utvikle en amerikansk forsyning for sjeldne jordarter, noen med støtte fra Department of Defense.
"De sjeldne jordene er veldig strategiske metaller, og spesielt veldig av strategisk betydning for forsvarsindustrien," sa Curt Freeman, president for Avalon Development Corp. i Fairbanks, Alaska, et gruvekonsulentfirma. "Det er en urolig følelse i kongressen og forsvarsdepartementet," sa han.
I USA åpnet Californias Mountain Pass-gruve igjen i 2010 og forventes å begynne å produsere lette sjeldne jordartselementer i år. Gruven var en gang verdens største produsenter av sjeldne jordarter, men ble lagt ned i 2002 på grunn av miljøproblemer og fallende priser. En annen gruve er foreslått i Wyoming, av det kanadiske selskapet Rare Element Resources, men står overfor motstand fra lokale innbyggere.
Alaskas nyeste ressurs
En av de største sjeldne jordgamblingene er ved Alaskas Bokan-fjell. Når graniten var utvunnet for uran, inneholder Prince of Wales Island rike blodårer av de vanskeligere å finne tunge sjeldne jordelementer. Prosjektet har sterk støtte fra Alaskas lovgiver og fra nærliggende samfunn. Et kanadisk selskap planlegger å utvinne malmen og omdanne den til oksider med et spesialbygget prosessanlegg. Deri ligger utfordringen.
Til tross for navnet, er sjeldne jordarter faktisk vanlige i jordskorpen, men i lave konsentrasjoner. Monikeren er en holdover fra 1800-tallet, da forskere oppdaget de underlig navngitte elementene i sjelden funnet mineraler. De 17 elementene har en nær tilknytning, med lignende kjemiske egenskaper og atomvekter. Bokan Mountain er en av de få stedene på jorden med en mengde tunge sjeldne jordartselementer, som har høyere atomvekt. Den er spesielt forhøyet i yttrium, som vises i alt fra kubiske zirkoner og sensorer for bilforurensning til lasere, raketter og jetmotorer.
Fordi sjeldne jordarter ofte er blandet sammen i en stein, krever det å separere de tunge sjeldne jordene vanligvis å fjerne de lysere først. Dette gjøres vanligvis med en serie kjemiske tanker og løsningsmidler. I tillegg er det radioaktivt uran du må kassere. Men mineeier Ucore sier at den har en ny solid-ekstraksjonsteknologi som i stor grad forenkler denne prosessen. Teknikken er avhengig av nanoteknologi for å fjerne urenheter og konsentrere de tunge sjeldne jordene til oksider, ifølge Ucore. Forsvarsdepartementet finansierte Ucores malmutvinningsforskning med en kontrakt i oktober 2012.
Kostbart uttak
"Det blir mer og mer komplisert jo mer vi ser på det," sa Van Gosen.
Metallindustrikonsulent Gareth Hatch bemerker at prosessering er det største hinderet for gruveselskaper av sjeldne jordarter.
"Bearbeiding er den viktigste utfordringen for avsetninger som særlig er skjevt mot de midterste og tunge sjeldne jordene, fordi de har noen uvanlige mineraler som ikke har blitt behandlet før," sa Hatch, grunnlegger av Technology Metals Research. Hatch hjelper med å utvikle et sjeldent jordforedlingsselskap i Canada.
USGS har flere pågående prosjekter som undersøker geologien til Bokan Mountain, for bedre å forstå hvordan mineralene så ut.
"Ideen er å utvikle en grunnleggende forståelse av hvordan disse forekomstene starter i første omgang i jordskorpen, og bruke den til å lete etter ressurser som den amerikanske offentligheten trenger," sier Susan Karl, en USGS-geolog med base i Anchorage.
Ucore styremedlem Jaroslav Dostal, en emeritus-professor ved Saint Mary's University i Halifax, Nova Scotia, var hovedforfatter av Bokan Mountain-studien. Tilskuddsprogrammet som ga midler til studien, USGS Mineral Resources External Research Programme, har tildelt prosjekter til privat industri og utenlandske mottakere i det siste.
Investere i prosessering
USGS har også prosjekter som undersøker geologien til andre sjeldne jordforekomster. Siden 2010 har Representantenes hus innført lovverk for å dempe gruveforskrifter og finansiere sjelden jordarts forskning og utvikling, som ennå ikke har passert senatet. Gjenvinning av sjeldne jordartsmetaller, som ikke alltid er muliggjort med høyteknologisk utstyr, er en annen måte å redusere avhengigheten av Kinas forsyning. Tidligere i år anbefalte Forsvarsdepartementet å lagre 120 millioner dollar med kritiske tunge sjeldne jordartselementer. Men bransjeeksperter sier at penger ville blitt bedre brukt på å bygge amerikansk ekspertise og infrastruktur til behandling av sjeldne jordarter.
"Når det gjelder fullverdig kapasitet, har Molycorp sitt lette separasjonsanlegg for sjeldne jordarter, men annet enn det er det virkelig ingenting i Nord-Amerika," sa bransjekonsulenten Hatch.
"Evnen til å bearbeide og konvertere fra mineraler til forbindelser som går inn i høyteknologisk utstyr er den viktigste flaskehalsen, ikke bare i USA, men også i verden," sa han.
Send e-post til Becky Oskin eller følg henne @beckyoskin. Følg oss @livescience, Facebook og Google+. Originalartikkel på LiveScience.com.
