Vzácné zeminy představují skupinu 17 kovů, které se vyskytují v zemské kůře, a přestože nejsou vždy extrémně vzácné, jejich chemické vlastnosti a technické využití je činí naprosto nenahraditelnými pro dnešní průmysl.

Bez těchto kovů, mezi které patří například terbium, praseodymium či dysprosium, se moderní technologie, od spotřební elektroniky až po pokročilé vojenské systémy, prostě neobejdou..

Vzácné zeminy představují skupinu sedmnácti chemických prvků, které se nacházejí v zemské kůře, konkrétně patnáct lanthanoidů a k nim příbuzné prvky skandium a yttrium. Ačkoli pojem vzácné může evokovat jejich extrémní nedostatek, některé z těchto prvků se ve skutečnosti pod povrchem vyskytují častěji než například zlato nebo platina.

Jejich problematičnost spočívá spíše v tom, že se málokdy vyskytují v koncentrované formě, bývají totiž rozptýlené v horninách, z nichž je nutné je složitě oddělovat. Právě náročnost extrakce a rafinace je tím, co z nich činí strategicky cennou komoditu.

Z hlediska chemie a využití se vzácné zeminy obvykle rozdělují na dvě základní skupiny: lehké a těžké. Lehkými vzácnými zeminami se rozumí ty, které mají nižší atomové číslo i hmotnost. Patří sem například lanthan, cer, neodym a praseodym.

Právě poslední dva zmíněné jsou dnes zcela zásadní pro výrobu silných permanentních magnetů, které pohánějí elektromotory, generátory větrných turbín nebo i lineární pohony v počítačových discích. Díky své schopnosti vytvářet intenzivní magnetické pole i při malém objemu jsou nenahraditelné v miniaturizovaných technologiích, zejména v elektromobilitě a spotřební elektronice.

Neodymové magnety jsou například několikrát silnější než běžné feritové, a umožňují tak zmenšovat zařízení bez ztráty výkonu.

Druhou skupinu tvoří těžké vzácné zeminy, které mají vyšší atomové číslo a hmotnost. Obecně jsou mnohem méně rozšířené a obtížněji se získávají, což zvyšuje jejich cenu i strategický význam. Mezi nejdůležitější těžké prvky patří například dysprosium, terbium nebo ytterbium.

Dysprosium se například přidává k neodymovým magnetům, aby zlepšilo jejich tepelnou odolnost, což je důležité třeba pro elektromotory, které se během provozu zahřívají. Bez tohoto prvku by magnety při vyšších teplotách ztrácely účinnost a následně by docházelo k poklesu výkonu zařízení.

Terbium má zase zásadní roli při výrobě zelených luminoforů v displejích a LED světlech, kde je třeba zajistit stálou intenzitu světla a barvy.

Vzácné zeminy nejsou samy o sobě nijak zvlášť vizuálně nápadné, obvykle jsou to nenápadné stříbřitě šedé kovy bez výrazného vzhledu. Jsou to ale jejich jedinečné chemické a fyzikální vlastnosti, co z nich činí důležitý materiál v odvětvích, kde je požadována vysoká odolnost, přesnost a výkon. Ve spotřební elektronice slouží při.

výrobě polovodičových čipů, které pohánějí nejen mobilní telefony, notebooky a tablety, ale také umělou inteligenci, datová centra a moderní komunikační technologie. Právě díky nim může být elektronika výkonná, lehká, kompaktní a zároveň spolehlivá i při intenzivním a dlouhodobém používání.

Jejich schopnost dobře vést teplo a elektrický proud, zároveň však zajišťovat stabilitu i v extrémních podmínkách, z nich dělá materiály první volby pro sofistikovaná zařízení.

Další důležitou oblastí je osvětlení a zobrazovací technologie. Jak bylo naznačeno, vzácné zeminy se používají v LED světlech, která jsou dnes standardem v domácnostech, kancelářích i veřejném prostoru.

Prvky jako europium, terbium nebo yttrium jsou nezbytné pro vytvoření živých, sytých barev a stálého světelného výkonu. Zároveň zajišťují, že LED diody vydrží dlouho, aniž by ztrácely jas nebo barevnou věrnost.

Bez těchto prvků by displeje na telefonech, televizorech nebo monitorech neměly takové barevné spektrum a jejich životnost by byla nižší.

Doslova strategický význam mají vzácné zeminy ve vojenském průmyslu. Jsou totiž součástí vyspělých zbraňových systémů, včetně bojových letounů páté generace, řízených střel, radarových technologií a komunikačních systémů armády.

V těchto aplikacích je kladen důraz na minimální hmotnost, maximální odolnost a vysokou přesnost, což jsou ty vlastnosti, které vzácné zeminy zaručují. Pokud by došlo k omezení jejich dostupnosti, dopad by byl citelný nejen na technologický, ale i bezpečnostní sektor.

Významné je i využití vzácných zemin v oblasti obnovitelných zdrojů energie. Větrné turbíny, které přetvářejí kinetickou energii větru na elektřinu, obsahují magnety na bázi neodymu, jejichž výkon je rozhodující pro efektivitu celého systému.

Čím silnější a stabilnější je magnet, tím méně energie se ztrácí při přeměně pohybu na elektrický proud. Stejně tak v oblasti pokročilých baterií, například v lithium-železo-fosfátových nebo solid-state článcích, hrají vzácné zeminy roli stabilizátorů a příměsí, které zvyšují kapacitu, bezpečnost a životnost baterií.

To je podstatné nejen pro elektromobily, ale i pro ukládání elektřiny ze solárních panelů nebo dalších obnovitelných zdrojů.

Ačkoli jsou ložiska vzácných zemin roztroušena po celém světě, včetně Austrálie, Spojených států, Kanady, Brazílie nebo některých afrických zemí, drtivá většina jejich těžby i zpracování dnes probíhá v jediném státě:

v Číně. Podle posledních údajů kontroluje Čína přibližně 70 procent globální produkce těchto prvků, a pokud jde o zpracovatelské kapacity, čísla jsou ještě vyšší, vždyť například téměř veškeré dysprosium pochází z čínských dolů.

Podobně dominují čínské podniky i ve výrobě hotových permanentních magnetů, podle některých odhadů se až devadesát procent světové produkce vyrábí právě tam.

Tato extrémní koncentrace v jediném regionu způsobuje, že Čína není pouze hlavním producentem, ale i hlavním a rozhodujícím hráčem na trhu. Má možnost ovlivňovat ceny, dostupnost i směřování vývozu. Zatímco jiné komodity, například ropa nebo obilí, jsou předmětem globální burzovní regulace a mezinárodních dohod, trh se vzácnými.

zeminami zůstává relativně neregulovaný, což Číně poskytuje strategickou výhodu. A není to jen otázka geologie a přírodních poměrů, Čína systematicky budovala své postavení desítky let. Investovala do rozvoje dolů, zpracovatelských technologií i státem podporované konsolidace firem, která umožnila dosáhnout až děsivé efektivity i přímé kontroly nad vývozem.

Důsledky této dominance se promítají do celé řady odvětví. Automobilový průmysl, zejména výroba elektromobilů, se bez pravidelných a cenově dostupných dodávek vzácných zemin prakticky neobejde. Výpadky nebo cenové výkyvy tak mají přímý dopad na ceny vozů i tempo jejich výroby.

Spotřební elektronika, kde jsou tyto prvky základem miniaturních, výkonných komponent, je dalším citlivým sektorem. A snad nejvážnější dopad by měla případná nestabilita v oblasti obranných systémů, nedostatek prvků jako neodym, terbium nebo dysprosium by zpomalil, nebo znemožnil výrobu letounů, radarů, řízených střel či komunikačních zařízení.

Vzhledem k těmto rizikům je snaha o diverzifikaci dodavatelských řetězců čím dál intenzivnější. Spojené státy v posledních letech obnovily těžbu v lokalitě Mountain Pass v Kalifornii, která v 80. letech patřila k největším světovým producentům.

Austrálie se mezitím stala důležitým hráčem díky rozsáhlým ložiskům a rozvíjející se infrastruktuře pro zpracování. Evropské státy se zase soustředí na výzkum možností recyklace vzácných zemin z elektroodpadu, ať už ze starých mobilních telefonů, elektromotorů, nebo baterií.

Přesto jsou tyto alternativy zatím z hlediska objemu i technologické vyspělosti jen doplňkem k čínské produkci. Vědci a inženýři proto vedle hledání nových ložisek pracují i na vývoji náhradních materiálů, které by mohly v některých aplikacích vzácné zeminy částečně nahradit.

Jiným směrem, kterým se ubírá výzkum, je vývoj pokročilých metod extrakce a separace, které by umožnily efektivněji využít i menší nebo dosud nevytěžitelná ložiska, a to s menší ekologickou zátěží.