Naukowcy z kilku amerykańskich uczelni przeanalizowali dane z dziesięcioleci na temat składu popiołów, sposobu ich składowania i możliwości ich odzysku. Skupili się na popiele z lat 1985–2021 i oszacowali, że w samych tylko łatwo dostępnych hałdach może znajdować się około 11 milionów ton pierwiastków ziem rzadkich. To prawie osiem razy więcej, niż wynosi obecnie wielkość potwierdzonych rezerw tych pierwiastków w USA.
Kluczowy jest sam proces spalania węgla. Gdy paliwo płonie, ulatniają się składniki palne, takie jak węgiel, wodór czy siarka, a w szarym, szklącym się pyle zostają minerały, kwarc i śladowe ilości metali. Ponieważ znika większość masy węgla, stężenie pierwiastków ziem rzadkich w popiele rośnie nawet cztero- do dziesięciokrotnie względem surowego paliwa. To wciąż mniej niż w typowych rudach przemysłowych, ale w przeciwieństwie do klasycznego górnictwa nie trzeba niczego dodatkowo wydobywać, surowiec już leży na powierzchni.
Od miliardów na papierze do realnych zysków
Autorzy szacują, że łączna teoretyczna wartość piętnastu lantanowców w całym amerykańskim popiele węglowym to około 56 miliardów dolarów. Biorąc pod uwagę, że w praktyce da się sięgnąć tylko po część hałd (30–70 procent), wartość osiągalnego surowca spada do 14 miliardów, a przy zachowawczych założeniach co do technologii odzysku, do 8,4 miliarda dolarów.
Prawdziwa skala ukrytego skarbu ujawnia się dopiero wtedy, gdy do rachunku dodamy itr i skand. W takim scenariuszu całkowita wartość zawartych w popiele pierwiastków rośnie do około 165 miliardów dolarów, z czego nawet 97 miliardów mogłoby być realnie do odzyskania przy sprzyjających warunkach technologicznych i ekonomicznych. To właśnie ta liczba stoi za nagłówkami mówiącymi o niemal 100 miliardach dolarów w odpadach po paliwach kopalnych.
Na razie to jednak głównie rachunek teoretyczny. Technologie odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich z popiołu węglowego wciąż są rozwijane, a do masowego zastosowania daleko. Mimo to wyniki są na tyle obiecujące, że amerykańskie agencje rządowe i prywatny biznes poważnie analizują scenariusz, w którym hałdy popiołu stają się jednocześnie źródłem krytycznych metali i elementem programu rekultywacji zdegradowanych terenów.
Szansa na uniezależnienie się od Chin
Pierwiastki ziem rzadkich to strategiczny surowiec współczesnej gospodarki. Choć ich nazwa sugeruje rzadkość, w skorupie ziemskiej występują stosunkowo często, problemem jest to, że zwykle są bardzo rozproszone, a ich wydobycie i przeróbka są kosztowne i obciążające środowisko. Dziś dominującym graczem w tym łańcuchu dostaw pozostają Chiny, które kontrolują sporą część globalnego wydobycia oraz duży fragment mocy przerobowych.
Stany Zjednoczone mają własne złoża, jak kopalnia Mountain Pass w Kalifornii, ale ich skala i potencjał nie wystarczają, by całkowicie zaspokoić rosnące zapotrzebowanie przemysłu zbrojeniowego, energetyki odnawialnej i sektora technologicznego. A to właśnie tam trafiają magnesy do silników elektrycznych, komponenty do radarów, systemów naprowadzania czy serwerowni obsługujących sztuczną inteligencję.
W tym kontekście „wtórne” źródło pierwiastków ziem rzadkich w postaci popiołu węglowego jest podwójnie atrakcyjne. Po pierwsze, surowiec został już raz wydobyty, więc nie trzeba otwierać nowych kopalń. Po drugie, powiązanie odzysku surowców z oczyszczaniem niebezpiecznych składowisk może pomóc zyskać społeczne i polityczne poparcie dla inwestycji, które normalnie budziłyby opór.
Ekologia, geopolityka i technologia w jednym projekcie
W wielu miejscach w USA popiół węglowy składowano przez lata w nieuszczelnionych zbiornikach lub na hałdach narażonych na erozję i przenikanie toksycznych związków do gleby oraz wód gruntowych. Rekultywacja takich terenów to kosztowny obowiązek, który prędzej czy później i tak trzeba będzie zrealizować. Jeśli udałoby się połączyć oczyszczanie terenów z odzyskiem wartościowych pierwiastków, część kosztów mogłaby zostać zrekompensowana przychodami ze sprzedaży surowców.
Co dalej ze „skarbem” w popiele
Nowe wyliczenia pokazują, że w dotychczas marginalizowanym odpadowym strumieniu może kryć się zasób o wartości porównywalnej z dużą kopalnią. Nie oznacza to, że popiół węglowy z dnia na dzień stanie się nową ropą naftową, ale zmienia perspektywę: to, co jeszcze niedawno było wyłącznie problemem środowiskowym, zaczyna być postrzegane jako potencjalny filar bezpieczeństwa surowcowego.
Jeśli kolejne badania potwierdzą szacunki, a technologie odzysku dojrzeją, w najbliższych latach możemy zobaczyć pilotażowe instalacje, które równocześnie będą „czyścić” stare składowiska i wyciągać z nich pierwiastki potrzebne do transformacji energetycznej oraz rozwoju zaawansowanej elektroniki. To ciekawy paradoks: paliwo, które przez dekady napędzało klasyczną energetykę węglową i przyczyniło się do kryzysu klimatycznego, może teraz pośrednio pomóc w budowaniu bardziej zielonej, niskoemisyjnej gospodarki.
Dla USA to również szansa na wzmocnienie pozycji w wyścigu o metale przyszłości. Nawet jeśli popiół węglowy nie rozwiąże problemu w całości, może stać się ważnym elementem układanki, w której liczy się każde kilkaset tysięcy ton uniezależniające przemysł od zewnętrznych dostawców.
Druga strona równania to geopolityka. Ostatnie lata to wysyp strategii dotyczących metali krytycznych, od USA, przez Unię Europejską, po Australię. Wspólny mianownik jest prosty: zmniejszyć zależność od jednego dostawcy, zdywersyfikować łańcuchy dostaw i zbudować własne moce przetwórcze. Popiół węglowy jako źródło pierwiastków ziem rzadkich wpisuje się idealnie w ten trend, ale też uwidacznia wąskie gardło: nawet jeśli surowiec jest w kraju, to instalacje do separacji i rafinacji wciąż często znajdują się za granicą.
Do realnego wykorzystania tego potencjału potrzebne będą więc nie tylko nowe technologie ługowania i separacji, ale też inwestycje w zakłady przeróbcze, które poradzą sobie z niskoprocentowym, bardzo zróżnicowanym materiałem wyjściowym. Do tego dochodzi warstwa regulacyjna i rozmowy z lokalnymi społecznościami, które przez dziesięciolecia żyły w cieniu elektrowni i hałd popiołu.