Menu
e-shop
V najširšom slova zmysle môžeme za prírodný zdroj považovať všetko, čo je využívané človekom a má svoj pôvod v prírode. Prírodné zdroje predstavujú prírodniny a hmoty biotickej a abiotickej povahy. Biotické prírodné zdroje sú všetky „živé“ zdroje, ako sú napr. rastliny a zvieratá. Do tejto skupiny možno zaradiť snáď aj palivá ako uhlie alebo ropu, lebo vznikli rozpadom živej hmoty. Abiotické prírodné zdroje predstavujú neživú hmotu (napr. vodu, vzduch, nerastné suroviny a pod.).
Ľudstvo ich využíva na uspokojovanie svojich potrieb výrobu v jednoduchej i rozšírenej reprodukcii. Rozdelenie prírodných zdrojov z hľadiska ich opakovaného využitia či recyklácie je jednoduché. Potreba recyklácie úzko súvisí najmä s ekonomickými dôvodmi. Ďalším dôvodom je aj nedostatok určitého zdroja alebo sťažený prístup k nemu, ktorý nás núti využívať už použité výrobky. Recyklovateľné zdroje môžeme označovať aj ako druhotné, či sekundárne zdroje. Z environmentálneho pohľadu nie je ani recyklácia ideálna, lebo proces recyklácie si vyžaduje veľké energetické vstupy a tie sú najčastejšie kryté z neobnoviteľných zdrojov.
Napriek rôznym prívlastkom súčasnej doby a presadzovaniu iných najmä environmentálnych materiálov a recyklácie, využívanie niektorých nerastných surovín sa oproti minulosti dokonca niekoľko násobne zvýšilo. Všeobecne však platí, že spotrebúvame len tie zdroje, ktoré za najnižšiu cenu prinášajú najväčši užitok. Najdôležitejšimi faktormi, ktoré podmieňujú výber dobývacej metody, sú geologické a bansko-technické podmienky ložisk nerastných surovín a ich vplyv na životné prostredie, prírodu a krajinu nachádzajucu sa bezprostredne v okolí ložiska. Nezanedbateľné už je v súčasnosti, ale aj bude využívanie surovinových zdrojov z druhotných surovín všetkych druhov. Pri prieskume a prípadnej následnej ťažbe najmä kovov sa už dnes, ale aj v blízkej budúcnosti pravdepodobne uplatnia nasledovné apekty:
(i) nové primárne zdroje surovín sa budú vyhľadávať a ťažiť v stále väčšich hĺbkach zemskej kôry, čo výrazne ovplyvní cenu prieskumných prác i samotnej ťažby;
(ii) druhým nasmerovaním vyhľadávania surovín bude sústredenie sa na suroviny nižšej kvality, no väčších objemových akumulácii (napr. popolčeky zo spaľovania hnedého uhlia sú potenciálne zaujímavé obsahom germánia, ktoré je významným prvkom pri výrobe fotovoltických článkov);
(iii) súčasne výrazne stúpne záujem o tzv. netradičné suroviny a prírodné materiály všeobecne (napr. narastá spotreba lantanidov na prípravu luminoforu, ktorý je súčasťou moderných displejov, monitorov a televíznych obrazoviek).
Vo všeobecnosti nerastné suroviny Zeme rozdeľujeme na tri hlavne skupiny a to: (i) rudné, (ii) nerudné a (iii) kaustobiolity (energeticke alebo fosilne suroviny).
Podľa využitia kovov sa používajú názvy: (i) kovy železných zliatin alebo čiernej metalurgie (Fe, Mn, Cr, Ni, Mo, Ti a W), (ii) farebné kovy (Cu, Pb, Zn) a (iii) drahé kovy (Au, Ag, Pt).
V súčasnosti má Čína takmer monopol na ťažbu a spracovanie komodít, bez ktorých nie je možný ďalší vedecko-technický pokrok. Kovy vzácnych zemín alebo prvky vzácnych zemín je súhrnné označenie pre niektoré prvky 3. skupiny periodickej tabuľky, konkrétne pre skandium, ytrium, lantán a lantanoidy (prvky od céru po lutécium). Ide o 17 takmer nerozlíšiteľných ťažkých kovov s lesklým sivým povrchom (pozri tabuľku PSE so zeleným vyznačením). Vyskytujú sa len v zlúčeninách. Veľké ložiská rúd, v ktorých sa nachádzajú, sú zo 60 % v Číne, v Škandinávii, USA a vo Vietname. Ďalšie v Kanade, Austrálii, Južnej Afrike a v Grónsku.
V prírode sa nevyskytujú žiadne minerály, v ktorých by sa prvky vzácnych zemín našli jednotlivo, naopak v mineráloch sa vyskytujú prakticky ako zmesi celej skupiny. Medzi najznámejšie patria monazity a xenotim (fosfáty lantanoidov), samarskit a zmesi fluorokarbonátov. V zemskej kôre je údajne až 250 nerastov, v ktorých možno nájsť prvky vzácnych zemín (najčastejšie monazity a apatity, ale aj sprievodne s rudami tória). Pri priemyselnej výrobe týchto prvkov sa ich rudy luhujú zmesou kyseliny sírovej a chlorovodíkovej a z tohto roztoku sa po prídavku hydroxidu sodného vyzrážajú hydroxidy. Následná separácia jednotlivých prvkov sa uskutočňuje napr. kvapalinovou extrakciou pri použití iónexov alebo selektívnym zrážaním nerozpustných komplexných solí. Napr. čistý kov európia sa pripraví obvykle elektrolýzou zmesi roztavených chlóridov vápnika, sodíka a európia. Luminofóry na báze Eu(III) emitujú červené žiarenie, ale luminofóry na báze Eu(II) uvolňujú svetlo modrofialovej farby. Zo zlúčenín európia sa tiež vyrábajú luminiscenčné farbivá a hmoty, ktoré dokážu svetielkovať i niekoľko dní, ak sa ožiaria svetlom niekoľko minút. Izoláciu tohto prvku urobil ako prvý v roku 1901 francúzsky chemik Eugéne-Antole Demarcay a pomenoval ho podľa nášho kontinentu európium. V rámci európskeho kontinentu je na vzácne zeminy pomerne bohatá Škandinávia, čo malo za následok, že niektoré lantanoidy objavil švédsky vojenský lekár a chemik C. G. Mosander (v roku 1843 prvok terbium spolu s erbiom a lantán v roku 1839). Lantán pomenoval podľa gréckeho slova lantano, čo znamená skrývam sa, pretože prvok nebol dlho známy. Ako posledný prvok vzácnych zemín lutécium objavil v roku 1907 G. Urbain a pomenoval ho podľa starého názvu Paríža (Lutetia). Samárium je napr. prírodný rádioaktívny žiarič, ktorý má mimoriadne vysokú schopnosť pohlcovať neutróny, čím by bol podstatne výhodnejší na riadenie jadrových reaktorov, než sú súčasné kadmiove tyče.
Využitie lantanoidov verejnosť takmer nepozná. Iba neodým je známy vďaka neo-dýmovým magnetom. Tieto magnety sa používajú v záznamových hlavách pevných diskov, CD-ROM mechanikách, ale aj pri výrobe malých mikrofónov a kvalitných reproduktorov v slúchadlách. Menej známe je samárium, terbium, dysprózium, túlium, lutécium, európium, cér či lantán. Bez dysprózia, európia a terbia by napríklad nefungovali klasické farebné obrazovky – luminofor v nich obsahuje práve tieto prvky. V jadrových elektrárňach by sme zasa našli gadolínium a dysprózium – v moderátorových tyčiach. Námorníctvo by sa bez týchto prvkov nepohlo z miesta, lebo sú súčasťou navigačných systémov aj motorov. Vzácne prvky potrebujú aj satelity, letecké prístroje, prístroje na nočné videnie, lasery, iPody, plazmové TV, vodné filtre a desiatky či stovky ďalších produktov high-tech revolúcie. Vo výrobkoch sa nachádzajú v minimálnom množstve, ale bez nich by vôbec nefungovali. Niektoré nízkoenergetické žiarovky, ktoré presadzujú vlády na šetrenie elektrickej energie, potrebujú terbium. Cér a lantán sa využívajú tiež v automobilových katalyzátoroch na zníženie emisií a pri rafinácii ropy. Cér sa používa okrem toho na leštenie skla a ako prísada na ochranu skla pred UV žiarením (napr. v kamerách a ďalekohľadoch), lantán v nikel-metal-hydridových batériách pre hybridné autá, gadolínium ako kontrastná látka pri vyšetreniach magnetickou rezonanciou. Európium, ytrium a terbium sú ako fosfor (látky emitujúce svetlo) v LCD a LED obrazovkách, televízoroch a monitoroch. Ytrium, erbium a neodým sa využívajú v laserovej technológii, optických vláknach a komunikačných zariadeniach. Magnety zo vzácnych zemín sú kľúčové pre generátory vo veterných elektrárňach, pričom jedna turbína môže obsahovať až stovky kilogramov týchto materiálov.
Hoci USA kedysi patrili medzi najväčší producenty vzácnych zemín, dnes majú len jednu aktívnu baňu a prakticky žiadnu kapacitu na separáciu a spracovanie týchto prvkov. Toto spracovanie je mimoriadne náročné, drahé a environmentálne škodlivé. Pre krajinu, ktorá importuje z Číny okolo 70 % svojej vlastnej spotreby vzácnych zemín, má táto závislosť vážne dôsledky. USA preto investujú do projektov ťažby a spracovania v Austrálii, ktorá má ambíciu byť prvou krajinou okrem Číny a ktorá zvládne aj technologicky náročné spracovanie kovov vzácnych zemín. Súčasne sa počíta s Ukrajinou, Saúdskou Arábiou či Grónskom, kde sa nachádzajú tiež významné rezervy týchto minerálov.
Prof. Ing. Eva Chmielewská, PhD.,
Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského v Bratislave, Katedra environmentálnej ekológie a manažmentu krajiny
