Harvinaiset maametallit matkapuhelimissa ja niiden kierrätys

Abstract

Harvinaiset maametallit ovat joukko pehmeitä ja hopeanhohtoisia metalleja, jotka ovat jakautuneet hajanaisesti maaperään. Harvinaisia maametalleja on siis löydettävissä laajalti, mutta erittäin pienissä määrissä, mistä seuraa niiden käsitetty harvinaisuus. Harvinaiset maametallit kuuluvat kriittisiin materiaaleihin. Kriittiset materiaalit ovat joukko materiaaleja, jotka ovat teollisuudessa korvaamattomia. Seurauksena kriittisten materiaalien tuotantoa ja kulutusta tarkastellaan yksityiskohtaisemmin. Vuonna 2019 Plymouthin yliopisto tutki mitä aineita iPhone 4 sisältää. Jauhettu puhelin analysoitiin massaspektrometrillä, mikä antoi tiedon puhelimen sisältämistä alkuaineista ja niiden määrästä. 17 olemassa olevasta harvinaisesta maametallista esiintyi näistä neljää. Harvinaisten maametallien lisäksi puhelimessa esiintyi tantaalia. Tantaali on harvinaisten maametallien kaltainen, ja kuuluu myös kriittisiin materiaaleihin. Näiden aineiden tehtävänä puhelimissa on tuoda seostettuna materiaaleille muuten vaikeasti saavutettavia ominaisuuksia. Dysprosium, gadolinium ja praseodyymi ovat olennaisia näyttöjen optisten ominaisuuksien kuten värien kirkkauden säätämiseen. Neodyymi ja dysprosium ovat olennaisia puhelimissa olevissa magneeteissa tuomassa magneeteille niiden magneettisuutta ja lämmönkestävyyttä. Puhelimissa magneeteilla on laaja rooli. Magneetit saavat kamerat, kaiuttimet ja värinätoiminnot toimimaan. Harvinaisista maametalleista ensimmäiset löydettiin gadoliniitti- ja ceriittimalmeista vuonna 1794. Näitä malmeja eroteltiin alkuaineiksi vuosien saatossa yksi kerrallaan. Malmeista tehdyt löydöt saivat päätöksen vuonna 1907, mutta viimeinen harvinainen maametalli prometium löydettiin vasta vuonna 1947. Elektroniikkatuotteista vain alle kolmasosa päätyy kierrätettäväksi. Harvinaisille maametalleille ei ole vielä järjestetty kattavia kierrätysjärjestelmiä. Tästä aiheutuu harvinaisille maametalleille erittäin huono kierrätysaste. Harvinaisista maametalleista ei kierrätetä edes prosenttia. Puutteellinen kierrätys johtuu osittain myös taloudellisista syistä. Harvinaisten maametallien kierrätyksestä on tällä hetkellä vaikeaa tehdä kannattavaa, mutta tuotteita kierrätetään, koska kierrätyksen nähdään olevan jo lähitulevaisuudessa kannattavaa, ja yritykset haluavat ylläpitää kilpailukykyään kehittämällä kierrätysmenetelmiä ja -teknologioita. Esimerkiksi kulta kierrätetään huolellisesti pieninäkin määrinä, mutta harvinaiset maametallit ovat nimestään huolimatta moninkertaisesti kultaa arvottomampia, mistä seuraa, että kierrätystä ei suoriteta vastaaville määrille harvinaisia maametalleja. Myös lainsäädäntö painostaa kierrätyksen kehitystä ympäristön säästämisen nimissä. Harvinaisten maametallien kierrätys jakautuu kahteen eri menetelmätyyppiin. Pyrometallurgisessa kierrätyksessä kierrätettävä kappale sulatetaan, ja lisäaineilla halutut aineet erotetaan eri faaseihin, jolloin faasit voidaan mekaanisesti erottaa toisistaan. Hydrometallurgisessa kierrätyksessä kierrätettävästä aineesta liuotetaan halutut aineet kemikaaleilla erilleen. Kierrätyksen lisäksi harvinaisten maametallien tuotanto on jakautunut suppealle määrälle valtioita, mikä on riski teknologiatuotteiden tuotantoketjuille. Kokonaisuudessaan harvinaiset maametallit tarvitsevat enemmän ja parempia kierrätys- ja tuotantomenetelmiä, koska ne eivät ole korvattavissa puhelimista, ja muista elektroniikkatuotteista.