Новая нефть: глобальная борьба за редкоземельные ресурсы

Редкоземельные металлы (РЗМ) называют нефтью XXI века. Сегодня они везде - от больничной палаты до нефтяной вышки: без них не полетит самолёт, не поедет электромобиль, не засветится экран смартфона, не сработает томограф. Мы ездим, летаем, лечимся и сидим перед сном с телефонами – благодаря редкоземельным металлам.

Гадолиний применяют в полупроводниках и медицине, гольмий – в лазерах и сверхпроводниках, европий улучшает свойства микрочипов и керамики, иттрий увеличивает жаростойкость и срок службы материалов, неодим востребован в магнитах, лазерах и оптике…

Постоянные магниты – самый стратегически важный сектор использования РЗМ в мире, на него приходится около 95% всего потребления редкоземельных металлов. В России основной спрос на РЗМ обеспечивают производство стекла, оптики и катализаторов.

Сегодня страны вступили в активную борьбу за этот ресурс. Рынок редкоземельных металлов – один из самых молодых товарных рынков в мире, и он быстро растёт по сравнению с другими металлами (никель, медь, железо, золото и др.). За 50 лет объем мирового производства и потребления РЗМ увеличился примерно в 40 раз – с 5 до 200 тысяч тонн в год. И эти цифры будут увеличиваться.

Металлы с поэтичными названиями или 17 элементов внизу таблицы Менделеева

Редкоземельные металлы расположились внизу таблицы Менделеева. Группа из 17 известных науке элементов с непривычными и похожими друг на друга названиями – это и есть РЗМ.

Легкая группа (цериевая):

• Лантан (La);
• Церий (Ce);
• Празеодим (Pr);
• Неодим (Nd);
• Прометий (Pm) — радиоактивный элемент, в природе практически не встречается;
• Самарий (Sm);
• Европий (Eu).

Тяжелая группа (иттриевая):

• Гадолиний (Gd);
• Тербий (Tb);
• Диспрозий (Dy);
• Гольмий (Ho);
• Эрбий (Er);
• Тулий (Tm);
• Иттербий (Yb);
• Лютеций (Lu);
• Иттрий (Y);
• Скандий (Sc).

Похожие химические свойства – вот что объединяет РЗМ в одну группу. Например, магнитная восприимчивость, люминесценция и каталитическая активность. Эти свойства незаменимы в современных технологиях, включая электронику, энергетику, медицину и оборонную промышленность.

В 2024 году Институт статистических исследований и экономики знаний НИУ ВШЭ с помощью системы анализа больших данных iFORA определил наиболее перспективные направления применения редкоземельных металлов (РЗМ) в мире в текущем десятилетии.

Сферы применения некоторых редкоземельных металлов:

• неодим - производство магнитов, лазеров и оптики;
• празеодим улучшает характеристики сплавов и лазерных технологий;
• прометий используется в атомных батареях и системах ионизации воздуха;
• церий работает катализатором, улучшает электропроводность металлов;
• иттрий увеличивает жаростойкость и срок службы материалов;
• гадолиний – полупроводники и медицинская диагностика;
• самарий применяется в ядерной энергетике и производстве инфракрасных стекол;
• гольмий используется в лазерах, люминофорах и сверхпроводниках;
• эрбий - производство оптоволокна, магнитных сплавов и специализированной керамики;
• тербий - мощные магниты и ультразвуковые излучатели;
• европий улучшает свойства микрочипов и керамики;
• иттербий способствует улучшению магнитных и термоэлектрических характеристик материалов;
• лантан повышает пластичность и химическую стойкость;
• лютеций увеличивает мощность магнитов и сверхпроводимость;
• туллий используется в медицинских лазерах.

С 2024 года в обиходной речи иногда к РЗМ стали относить металлы и материалы, которые никогда не включались в эту группу, например, литий, титан и уран.

Редкоземельные металлы часто путают с группой редких металлов, куда относят около 60 элементов, в том числе и редкоземельные. Помимо РЗМ, к ним относятся литий, бериллий, тантал, цирконий, гафний, ванадий, галлий, индий, вольфрам и другие. Редкие металлы встречаются в природе в малых количествах и часто рассеяны в земной коре(не образуют собственных крупных месторождений, а присутствуют в виде примесей в других минералах).

Швеция – «родина» редких земель или почему редкоземельные металлы – это металлы-«близнецы»

Несмотря на название редкоземельных металлы не такие уж и редкие. Первоначально учёные и правда считали, что эти металлы очень редко встречаются в природе, но сегодня достоверно известно, что некоторые РЗМ встречаются в земной коре даже чаще, чем золото, уран, свинец, олово, молибден и другие элементы. Например, содержание церия в земной коре почти ровно объёмам меди, а лантан и неодим попадаются чаще, чем свинец. Так откуда же взялось это громкое имя?

Своё необычное название элементы получили двум причинам.

Во-первых, руду, которая содержит РЗМ действительно очень трудно «опознать» в залежах, идентифицировать – металлы рассеяны в земной коре. Чтобы получить даже небольшое количество РЗМ, приходится перерабатывать тонны породы.

Сами металлы очень сложно выделить и даже разделить, так как их свойства очень похожи. Так что сложность добычи редкоземельных металлов не в их исключительной редкости, а в трудоемкости процесса.

Любопытная закономерность: элементы с четными атомными номерами — например, церий (58) и неодим (60) — встречаются в природе чаще, чем «нечетные».

Из-за этого производство одних металлов налажено хорошо, а другие остаются дорогими и дефицитными.

Вторая причина – лингвистическая. Впервые соединения этих элементов были найдены в конце XVIII — начале XIX века в виде оксидов, которые тогда называли «землями» — по аналогии с глиной или почвой.

Оксиды металлов, включая РЗМ, действительно выглядят как песок или порошок из-за своей ионно-кристаллической структуры. Металл при соединении с кислородом теряет свою металлическую решётку и превращается в хрупкое солеподобное вещество.

Считается, что первооткрывателями РЗМ стали шведский офицер и минералог Карл Аксель Аррениус и учёный-химик ЮханГадолин.

В 1787 году Карл Аксель Аррениус возле шведской деревни Иттербю, недалеко от Стокгольма, в старом заброшенном карьере обнаружил камень, похожий на уголь. Аррениус обожал минералогию, но такого камня в его коллекции ещё не было, и он назвал его «чёрным камнем».

В 1794 году финский химик ЮханГадолин, работавший в то время в Швеции, исследовал находку Аррениуса. В этом минерале учёный нашёл неизвестный ранее оксид редкого металла — ту самую «землю». Позже «чёрный камень» стал гадолинитом, и было положено начало открытию всей группы редкоземельных элементов.

На самом деле ЮханГадолин так и не смог выделить чистый металл, и ещё сто лет на земле не существовало технологий, которые позволили бы выделять РЗМ в чистом виде. Только в 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер смог выделить чистый иттрий в виде серого порошка.

В честь деревни Иттербю, где был найден первый минерал, сразу четыре химических элемента получили «скандинавские» названия: иттрий, иттербий, тербий и эрбий.

Швеция, где впервые были описаны РЗМ, по оценкам учёных, и сегодня может играть ключевую роль в поставках РЗМ для нужд Европы. Чтобы Европа могла достичь своих целей в области устойчивого развития, одновременно снижая геополитические риски, ей необходимы стабильные поставки редкоземельных металлов (РЗМ). Швеция может сыграть здесь важную роль.

Химический портрет РЗМ. Активные, огнеопасные и... безвредные

Редкоземельные металлы выглядят скромно: серебристо-белые, мягкие, пластичные. Но внешность обманчива, по химической натуре это настоящие энерджайзеры. В мире химии таких элементов называют активными металлами.

Они могут быстро окисляться, бурно, иногда с взрывом, реагировать с водой.

Некоторые из них (легкие представители, первые в ряду лантаноидов) на воздухе покрываются оксидной пленкой уже при комнатной температуре, другие (более тяжелые) требуют нагрева до 180–200 °C.

Эти металлы очень чутко реагируют на температуру — при нагреве выделяют много тепла и даже могут искрить. А если растереть такой металл, например, европий, в порошок, он может самовоспламениться без всякого нагревания - это свойство называется пирофорностью. Поэтому хранят такие РЗМ в особых условиях.

С водой и кислотами некоторые из них могут вести себя эмоционально: бурно реагируют, выделяют тепло, иногда искрят. Зато благодаря этой неуёмной активности на основе РЗМ создают сплавы с уникальными свойствами, которых нет ни у каких других металлов.

При всей химической «горячности» редкоземельные металлы практически безвредны для человека и других живых существ. Они не участвуют в обмене веществ, не входят в состав витаминов, гормонов или ферментов. Наш организм попросту не знает, что с ними делать. Если крошечная частица РЗМ случайно попадёт внутрь, она не задержится надолго — тело выведет её как ненужного гостя.

Природа распорядилась так, что эти металлы играют роль в технике, а не в биологии. Единственное исключение — прометий. Он радиоактивен и был открыт позже всех, только в 1945 году. Но это скорее редкое исключение, подтверждающее правило.

Так что редкоземельные металлы — это уникальный сплав (в переносном и прямом смысле) агрессивной химии и биологической безобидности. Активные, огнеопасные, но совершенно безопасные. Парадокс, который работает на благо современных технологий.

РЗМ - вопрос технологического суверенитета России

Согласно прогнозам, спрос на магнитные редкоземельные металлы (РЗМ) утроится к 2035 году - в первую очередь за счёт производства электромобилей. Общий же спрос на РЗМ вырастет в несколько раз уже к 2050 году.

Сегодня глобальным производителем-монополистом в сфере РЗМ является Китай. Эта страна контролирует до 67% мировых объёмов поставок стратегического сырья. В КНР сумели грамотно распорядиться своими природными ресурсами, разработать передовые технологии и создать внутри страны полный цикл производства товаров с использованием РЗМ настолько успешно, что китайская промышленность сегодня охватывает более 72% мирового потребления редкоземельных металлов.

Запасы РЗМ, технологии их переработки и возможность производить конечную продукцию — это сегодня залог экономического роста и технологического суверенитета стран.

В России в 2026 году возникла инициатива создать кластер глубокой переработки цветных, редких и редкоземельных металлов (критически важных металлов) в центре страны — в Красноярском крае, Иркутской области и Республике Тыва. Индустриально-технологический проект полного цикла — от сырья, энергии и научных разработок до выпуска материалов, и компонентов для критически важных отраслей экономики XXI века. Здесь в единую цепочку будут связаны добыча металлов, их переработка и извлечение, научные исследования, подготовка кадров и производство готовой продукции.

«Ангаро-Енисейский кластер» - очень интересный проект в Сибири. Планы были сформулированы еще в советские времена. Территория очень перспективна. Нужно заинтересовывать инвесторов, чтобы они включались в проект, а задача государства — оказать им всемерную поддержку», - отметил Президент России Владимир Путин в декабре 2025 года.

К 2035 году Ангаро-Енисейский кластер должен стать одной из ключевых точек роста российской экономики — мощным центром компетенций, сравнимым по значимости с уральскими промышленными гигантами прошлого века.

В рамках проекта планируется привлечь более 15 тысяч новых высококвалифицированных специалистов по прорывным направлениям. Аккумулировать все инициативы и проекты кластера будет Фонд развития инновационного научно-технического центра «Ангаро-Енисейская долина».

Если вы сегодня интересуетесь наукой, высокими технологиями, занимаетесь научными разработками, а красота в Сибири будоражит ваше сердце, Ангаро-Енисейский кластер, возможно, ваше будущее место работы - реализации научных амбиций и качественной жизни. И все это – из-за важности редкоземельных металлов – «витаминов» высоких технологий.