Zeldzame aarde

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Zeldzame aarden of zeldzame aardmetalen zijn zeventien zware scheikundige elementen die van nature op en in de Aarde voorkomen.

De zeldzame aarden zijn scandium, yttrium en de vijftien lanthaniden. Soms worden sommige actiniden ook tot de zeldzame aarden gerekend. Zeldzame aarden worden vaak in combinatie met elkaar in ertsen en bepaalde soorten mineralen gevonden. De naam zeldzame aarde valt buiten de IUPAC-nomenclatuur, buiten een strikt scheikundige context wordt de term echter nog steeds veel gebruikt.

De naam is een vertaling van het Franse terre, dat vroeger echter ook oxide kon betekenen. Omdat men in het begin van de 19e eeuw aannam dat deze elementen relatief zeldzaam waren ontstond de naam zeldzame aarden. Tegenwoordig is echter bekend dat de meeste zeldzame aarden allesbehalve zeldzaam zijn. De meest voorkomende zeldzame aarde, cerium, is op volgorde van hoeveelheid met 68 ppm het 25e element in de aardkorst, het komt daarmee vaker voor dan bijvoorbeeld lood. De minst voorkomende zeldzame aarde komt nog altijd aanzienlijk vaker voor dan goud.

Lijst zeldzame aardmetalen[bewerken]

Overzicht van alle zeldzame aardmetalen:

Atoomnummer Symbool Naam Etymologie
21 Sc Scandium van het Latijnse Scandia (Scandinavië), waar als eerst zeldzame aardmetalen zijn gevonden.
39 Y Yttrium Genoemd naar Ytterby in Zweden, waar de aardmetalen zijn ontdekt.
57 La Lanthanium van het Griekse "lanthanein", ofwel verborgen.
58 Ce Cerium naar de dwergplaneet Ceres.
59 Pr Praseodymium van het Griekse "prasios", ofwel groen, en "didymos", ofwel tweeling.
60 Nd Neodymium van het Griekse "neos", ofwel nieuw, en "didymos", ofwel tweeling.
61 Pm Promethium afgeleid van de Griekse god van het vuur, Prometheus.
62 Sm Samarium naar Vasili Samarsky-Bykhovets, hij ontdekte het erts samarskiet.
63 Eu Europium naar het werelddeel Europa.
64 Gd Gadolinium naar Johan Gadolin (1760–1852), ter ere van zijn onderzoek naar zeldzame aarde.
65 Tb Terbium naar Ytterby.
66 Dy Dysprosium van het Griekse "dysprositos", ofwel moeilijk te vangen.
67 Ho Holmium naar Stockholm (in Latijns, "Holmia"), de thuisstad van de ontdekkers.
68 Er Erbium naar Ytterby.
69 Tm Thulium naar de meest noordelijke, maar mythische plaats op aarde Thule.
70 Yb Ytterbium naar Ytterby.
71 Lu Lutetium voor Lutetia, de Latijnse naam voor het latere Parijs.

Minerale concentraties[bewerken]

Buiten China was de Mountain Pass-mijn, gelegen op circa 90 kilometer ten zuidwesten van Las Vegas in de Verenigde Staten, een van de belangrijkste producenten van zeldzame aardmetalen. In 2011 werd de productie hier herstart.

Volgens Molycorp, de eigenaar van de mijnlicentie, zijn de bewezen reserves circa 40 miljoen kilogram, gemiddeld gehalte 9,38% in het aanwezige erts en de waarschijnlijke reserves bijna 1.000 miljoen kilogram.[1] De bastnäsietreserve heeft de volgende samenstelling van zeldzame aardmetalen:[2]

Zeldzame aardmetaal Aandeel
Cerium 48,8%
Lanthanium 34,0%
Neodymium 11,7%
Praseodymium 4,2%
Samarium 0,79%
Gadolinium 0,21%
Europium 0,13%
Dysprosium 0,05%
overig 0,102%

Niet alleen op het land, maar ook op de bodem van de oceanen bevinden zich grote voorraden van zeldzame aardmetalen. Geologen schatten dat in het directe oppervlak van de oceaanbodem ongeveer 100 miljard ton aardmetalen ligt,[3] die met de huidige technieken echter niet gewonnen kan worden.[4] De concentraties zeldzame aarde in de bodem van de Grote Oceaan, op een diepte tussen de 3.500 en 6.000 m, liggen tussen de 0,1 en 0,2%. In mijnen op het land liggen de concentraties tussen de 3% en 10%.

Economisch belang[bewerken]

Wereldwijde productie 1950-2000

Zeldzame aarden worden economisch gewonnen uit de mineralen bastnäsiet, monaziet en lopariet en uit lateritische kleien. Hoewel geen van de zeldzame aarden echt zeldzaam is, zijn ze moeilijker te winnen (en relatief duurder) dan transitiemetalen doordat ze meestal moeilijk te isoleren zijn. Dit komt doordat de zeldzame aarden zeer vergelijkbare chemische eigenschappen hebben.

In elektronica als mobiele telefoons en mp3-spelers wordt veel gebruikgemaakt van zeldzame-aardelementen. De verregaande miniaturisatie van deze apparatuur is voornamelijk te danken aan het gebruik van zeldzame-aardemagneten.

Een groot gedeelte van de bekende voorraden aan zeldzame aarden bevindt zich in China, dat dan ook het leeuwendeel van de wereldproductie voor zijn rekening neemt. Naar aanleiding van Chinese plannen om een (steeds groter) aandeel van deze productie voor de eigen industrie te behouden door middel van exportquota, en omdat door de schaarste op de markt commerciële winning (weer) financieel exploitabel werd, zijn vanaf circa 2005 mijnen in andere werelddelen versneld heropgestart. India, voormalige Sovjet-republieken, Brazilië en Maleisië zijn ook producenten van bescheiden hoeveelheden aardmetalen.

In 2008 lag de wereldwijde productie van zeldzame aardmetalen op circa 119.000 ton, waarvan slechts 4.220 ton buiten China werd geproduceerd. De vraag naar deze aardmetalen buiten China was ongeveer 50.000 ton.[1]

China heeft in 1999 exportquota voor aardmetalen geïntroduceerd. Milieubescherming en het voorkomen van uitputting van de aanwezige reserves waren de belangrijkste redenen om deze beperkingen te introduceren; tussen 2005 en 2009 daalde de export van zeldzame aardmetalen met meer dan 20% van 65.000 ton naar 50.000 ton. In juli 2010 besloot de overheid de export met nog eens 40% te beperken. Het quotum is van toepassing op alle aardmetalen en heeft geleid tot een sterke stijging van de prijzen van, met name, lichte aardmetalen.[5]

In de onderstaande tabel een overzicht van de Chinese exportquota en de wereldwijde vraag en aanbod buiten China. Alle hoeveelheden zijn in tonnen, tenzij anders vermeld.

jaar Chinese exportquota Mutatie tov jaar ervoor Wereldwijde vraag Aanbod rest wereld
2005 65.609 0% 46.000 3.850
2006 61.281 (6%) 50.000 3.850
2007 59.643 (4%) 50.000 3.730
2008 56.939 (5%) 50.000 3.730
2009 50.145 (12%) 25.000 3.730
2010 30.258 (40%) 48.000 5.700-7.700

Het beleid van de Chinese overheid om de export van zeldzame aarde te beperken is in 2011 met kracht doorgezet. In de periode januari tot en met april 2011 was de export in tonnen zo'n 60% lager dan het jaar ervoor. De prijzen zijn als gevolg daarvan zeer sterk gestegen. In april lag de exportwaarde op circa 120 dollar per kilogram, een vertienvoudiging versus april 2010.[6] De prijs van ceriumoxide is het sterkst gestegen, met ruim 450% sinds het begin van het jaar. In heel 2010 nam de prijs al toe met 60%.[7]

Deze metalen worden niet op beurzen verhandeld en het is derhalve moeilijk de prijsontwikkeling te volgen. Molycorp heeft in diverse publicaties de volgende prijzen gepubliceerd. De prijzen luiden in Amerikaanse dollars per kilogram:

Zeldzame aardmetaal 1-10-2009 jan-dec 2010 1-1-2011 31-3-2011 30-6-2011
Lanthanium 4,65 6 60 121 149
Cerium 3,75 4 61 121 150
Praseodymium 14 27 86,5 196 240
Neodymium 14,25 30 87 201 320
Samarium 4,5 4,50 34,5 106,5 130
Europium 480 500 630 940 3.200
Gadolinium 5,25 7 44,5 147 205
Terbium 350 500 605 990 2.920
Dysprosium 107,5 160 290,5 640 1.520
Yttrium 10,25 10 72,5 143 172

De Mountain Pass-mijn, op de grens van Californië en Nevada was na de jaren 50 de grootste producent van aardmetalen. In 1990 had de mijn een aandeel van 40% in de totale wereldproductie. In 1998 werd de mijn deels gesloten vanwege milieuproblemen en de hoge kosten en in 2002 bijna volledig. De prijsstijging van aardmetalen nadien heeft geleid tot een hervatting van de activiteiten. Op 13 december 2010 kreeg het bedrijf Molycorp, de eigenaar van de mijn, alle noodzakelijke vergunningen om met de bouw van faciliteiten voor de winning van zeldzame aardmetalen te starten.[8] Na een investering van ruim een half miljard dollar zullen de faciliteiten eind 2012 klaar zijn. De productiecapaciteit zal stijgen naar 19.000 ton per jaar in vergelijking tot circa 3.000 ton in 2009.

Afkortingen[bewerken]

In wetenschappelijke teksten worden de volgende Engelse afkortingen gebruikt:

  • REE = Rare Earth Elements (zeldzame aardelementen)
  • LREE = Light Rare Earth Elements (lichte zeldzame aarden: in het periodiek systeem de zeldzame aarden tot en met samarium)
  • HREE = Heavy Rare Earth Elements (zware zeldzame aarden: in het periodiek systeem de zeldzame aarden vanaf europium)

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. a b (en) Emissieprospectus Molycorp, pagina 1, 2010
  2. (en) Emissieprospectus Molycorp, pagina 71, 2010
  3. (en) Scientific American: Grote hoeveelheden aardmetalen op zeebodem Geraadpleegd op 2011-07-10
  4. (en) Scientific American: Aardmetalen op zee bodem moeilijk te winnen Geraadpleegd op 2011-07-10
  5. (en) US Dep of Energie, Critital Materials Staregy, december 2010, pagina's 32 en 33 Geraadpleegd op 2011-04-10
  6. (en) China April rare earth exports down 53 pct y/y, values top $120,000/t Geraadpleegd op 2011-05-29
  7. (en) Financial Times: Prijsexplosie zeldzame aarde door lagere exporten uit China, 27 mei 2011, p. 25
  8. (en) MolyCorp verkrijgt bouwvergunning Geraadpleegd op 2011-01-28