Всего за 589 руб. Купить полную версию
Точно так же распространенные металлы, такие как железо, медь, цинк, алюминий или свинец, соседствуют с редкими металлами, которых в природе насчитывается около тридцати[59]. Геологическая служба США (USGS) правительственный орган, подчиняющийся министерству внутренних дел, а также Европейская комиссия предлагают нам несколько перечней редких металлов[60], которые сильно отличаются друг от друга: в них могут входить как тяжелые и легкие редкоземы, так и германий, вольфрам, сурьма, ниобий, бериллий, галлий, кобальт, ванадий, тантал
Все их объединяет ряд общих свойств[61].
Речь идет о металлах, которые встречаются в земной коре совместно с более распространенными металлами, но присутствуют в ней в гораздо меньшем количестве. Например, в недрах Земли содержится примерно в 1200 раз меньше неодима и в 2650 раз меньше галлия, чем железа.
Спрос на эти металлы всегда чрезвычайно велик. Их годовое производство совсем небольшое, и мировые СМИ редко обращают на них внимание: около 160 000 тонн редкоземов по сравнению с 2 миллиардами тонн железа то есть в 15 000 раз меньше. Так же дело обстоит, например, с галлием, которого производят в год около 600 тонн, в отличие от 15 миллионов тонн меди в 25 000 раз меньше (см. перечень «важных» металлов Европейской комиссии, приложение 13).
В связи с этим все эти редкие металлы недешевы: килограмм галлия стоит около 150 долларов, что примерно в 9000 раз дороже, чем стоимость железа, а цена килограмма германия выше еще в 10 раз!
Наконец, данные металлы обладают исключительными свойствами, которые широко используются в новых «зеленых» технологиях, направленных на уменьшение выбросов углекислого газа в окружающую среду.
Редкие металлы посредники в получении новых видов энергии
С древнейших времен человечество постоянно пыталось превратить природную энергию ветра, пара и солнца в энергию механическую.
Например, ветряная мельница была устроена таким образом, что ветер приводил в движение ее лопасти, которые в свою очередь крутили шестерни, вращающие механические жернова, измельчающие зерна. Что касается паровой машины, то в ней тепловая энергия пара с помощью поршней преобразовывалась в механическую, способную сдвинуть с места целый паровоз. В двигателе внутреннего сгорания автомобиля та же тепловая энергия, полученная с помощью горения топлива, воздействует на те же поршни, и колеса начинают крутиться. По сути, мы уже несколько веков создаем устройства, приводящие в движение различные механизмы[62]. Чем шире становятся возможности этого движения, тем быстрее и легче мы можем передвигаться и строить экономические отношения, поручать все новые задачи машинам и роботам, повышать нашу производительность и зарабатывать больше денег.
Чтобы добиться нормального функционирования машин, нужно обеспечить их достаточной и сравнительно недорогой энергией. Только при условии решения этой задачи мы сможем достичь экономического роста. Вот уже триста лет мы без остановки создаем новые двигатели, которые все совершенствуются с точки зрения отношения их размера к мощности и стоимости: они становятся все компактнее и дешевле и потребляют все меньше топлива, но при этом производят все больше механической энергии.
Немаловажную роль в этом сыграли редкие металлы. Их существование было известно ученым еще с XVIII века, но в то время большинство их них было бесполезно, так как люди не могли найти для них подходящее промышленное применение. И только в 1970-х годах человек обнаружил необыкновенные магнитные свойства некоторых из этих металлов[63] и начал использовать их для производства сверхмощных магнитов.
Когда в магнитное поле попадает электрический заряд, это создает силу, которая также способна генерировать энергию движения. Самые маленькие сверхмагниты не превосходят своим размером булавочную головку, а самый крупный из них, существующий на данный момент, имеет 4 метра в высоту, весит 132 тонны и находится в Центре атомной энергии в Сакле под Парижем[64]. Крохотные и гигантские, эти магниты заменили поршни паровых машин и двигателей внутреннего сгорания. Они позволили производить миллиарды больших и малых электромоторов, которые каждый день неустанно приводят в движение многочисленные устройства, облегчающие наше существование будь то электровелосипед, поезд метро, электрическая зубная щетка, мобильный телефон, стеклоподъемник автомобиля или лифт высоченного небоскреба.
По сути, человечество постепенно стало использовать магниты во всех отраслях производства, и не будет преувеличением сказать, что наш мир станет гораздо медленнее, если мы уберем из него все магниты, содержащие редкие металлы[65]. Подумайте об этом, когда посмотрите следующий раз на разноцветные магнитики, висящие на вашем холодильнике!
От технологической революции к прорыву в энергетике
Электродвигатели не только сослужили добрую службу человеку они существенно приблизили переход на возобновляемые источники энергии. Благодаря им мы получили возможность производить множество устройств, для работы которых не нужны уголь или нефть. Нет никаких сомнений, что вскоре электромоторы полностью заменят обычные двигатели внутреннего сгорания. Их уже вовсю используют в судостроении, в самолете на солнечной энергии Solar Impulse, при запуске космических спутников и зондов и, наконец, в электромобилях, которые постепенно приходят на смену машинам с традиционным бензиновым или дизельным мотором[66]. Двигатель электромобиля работает от электрической батареи, которая дает необходимый заряд для работы электромагнитов. Кроме того, редкие металлы бывают нужны и просто для получения электричества: они используются в роторах ветрогенераторов[67], а также преображают энергию солнца в электрический ток с помощью фотогальванических панелей[68]. Поскольку такие солнечные батареи преобразуют энергию, практически не загрязняя окружающую среду ни во время их производства, ни в ходе их работы, они позволяют нам мечтать о мире будущего, в котором не будет вредных атомных электростанций.