به گزارش ایراسین، واحد اطلاعات زمین‌شناسی آمریکا (USGS) فهرست جدید خود از معادن حیاتی را به‌روزرسانی کرده و اکنون شامل ۶۰ ماده معدنی مختلف است که تقریباً ۸۰ درصد کل کالاهای معدنی روی جدول تناوبی را در بر می‌گیرد.

برخی از این مواد معدنی، مانند مس، نیکل و روی، مواد اولیه صنعتی شناخته‌شده‌ای هستند، اما بسیاری دیگر کمتر شناخته‌شده‌اند. در میان عناصر خاکی کمیاب، فلزات عجیب و نادری مانند گادولینیوم، ایتربیوم و پراسئودیمیوم نیز جای گرفته‌اند.

به گفته USGS، تمام این مواد از آلومینیوم تا زیرکونیوم «برای امنیت ملی، ثبات اقتصادی و مقاومت زنجیره تأمین حیاتی هستند». طیف فلزاتی که اکنون «برای اقتصاد مدرن آمریکا ضروری» محسوب می‌شوند، نشان‌دهنده انقلابی خاموش در نحوه استفاده از فلزات است که بیشتر در آزمایشگاه‌ها تا کوره‌های ذوب پرورش یافته است.

فلزات ادویه‌ای: تأثیر بزرگ در مقادیر کوچک

بسیاری از معادن حیاتی، فلزات ادویه‌ای نامیده می‌شوند؛ فلزاتی که در مقادیر بسیار کم مصرف می‌شوند اما تأثیری تحول‌آفرین دارند.

به عنوان مثال، چیپ‌های نیمه‌رسانا، که پایه و اساس فناوری مدرن هستند و در لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و خودروها حضور دارند اما دیده نمی‌شوند، نمونه‌ای از این فلزات هستند.

سیلیکون تا چند دهه اخیر ماده اصلی ویفرها بود، اما اکنون به حدود توان فنی خود در محاسبات پیشرفته رسیده است. با افزودن گالیم و ژرمانیم، ظرفیت چیپ‌ها به شکل نمایی افزایش می‌یابد.برای تکمیل محصول نهایی، نیاز به ترکیبی از پالادیوم، آرسنیک، ایریدیوم، تیتانیوم، مس و کبالت برای آبکاری، سیم‌کشی، دوپینگ و بسته‌بندی وجود دارد.

این مقدار فلز برای چیزی بسیار کوچک زیاد است، اما ارزش آن در صنعت نیمه‌رسانا بالاست زیرا تقاضا برای چیپ‌های قدرتمندتر روز به روز افزایش می‌یابد. این فلزات همچنین برای نیروی نظامی آمریکا ارزشمند هستند؛ چرا که توسعه فناوری در آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) آغاز شد. چیپ‌های گالیم نیترید فوق‌العاده قدرتمند توان رادار را افزایش داده و قابلیت‌های جلوگیری از پهپادها را تقویت می‌کنند، که در عصر هجوم پهپادها یک اولویت حیاتی دفاعی محسوب می‌شود.

فلزات قدرت: سوخت انقلاب پاک

شتاب‌دهنده بسیاری از تغییرات اخیر در صنعت فلزات، حرکت جهانی به سمت کاهش انتشار کربن بوده است. راه خروج از سوخت‌های فسیلی با فلزاتی مانند لیتیوم، کبالت، نیکل و منگنز هموار می‌شود.

لیتیوم زمانی یک معدن صنعتی نادیده گرفته‌شده بود که عمدتاً در روان‌کننده‌های صنعتی استفاده می‌شد، تا اینکه استارتاپی به نام تسلا در سال ۲۰۰۶ خودروی برقی Roadster را معرفی کرد. اکنون لیتیوم در مرکز تحولات خودروهای برقی و جایگزینی موتورهای احتراقی با فناوری‌های پاک قرار دارد.

لیتیوم و دیگر اجزای فلزی کاتد در قالب پودرهای تخصصی برای تولید باتری‌ها ترکیب می‌شوند؛ این فرآیند بیشتر شیمی است تا کار فلزکاری. یک باتری به تنهایی خودرو را حرکت نمی‌دهد. برای این کار، موتور برقی لازم است و بهترین موتورهای برقی، موتورهای با آهنربای دائم غنی از عناصر خاکی کمیاب هستند. موتورهای کوچک‌تر نیز برای عملکرد برف‌پاک‌کن، تنظیم صندلی‌ها و پایین آوردن شیشه‌ها استفاده می‌شوند. مانند نیمه‌رساناها، آهنرباهای عناصر خاکی کمیاب همه‌جا هستند، اما دیده نمی‌شوند.

فلزات ققنوس: بازگشت کلاسیک‌ها

مس زیرساخت عصر فناوری مدرن را می‌سازد و قلع کل مجموعه را به هم می‌چسباند.این دو فلز از قدیمی‌ترین فلزات مورد استفاده بشر هستند و در ترکیب با هم، عصر برنز را شکل دادند. ۳۰ سال پیش، هر دو در معرض خطر تبدیل شدن به فلزات منسوخ بودند، زیرا کاربردهای اصلی آنها در مخابرات و بسته‌بندی به تدریج جای خود را به فیبر نوری و پلاستیک داده بود.

فلز قلع هنوز در ساخت تزئینات برنجی و قوطی‌های غذای بادوام استفاده می‌شود، اما طبق گزارش انجمن بین‌المللی قلع، مجموع این کاربردها اکنون تنها ۱۷ درصد از مصرف جهانی قلع را تشکیل می‌دهد.

بیش از نیمی از قلع مصرفی امروز برای لحیم‌کاری بردهای مدار چاپی به کار می‌رود و آن را به قطعه‌ای ضروری در پل میان دنیای فیزیکی و مجازی تبدیل کرده است. در مورد مس نیز، این فلز هنوز بهترین رسانای برق با توجه به قیمت محسوب می‌شود. مس، تمامی خودروهای برقی، ایستگاه‌های شارژ و منابع انرژی را به هم متصل می‌کند. هزاران سال پس از آنکه برنز ساخت ابزارها را متحول کرد، این دو فلز ققنوس بار دیگر به مواد پایه‌ای زندگی مدرن تبدیل شده‌اند.

فلزات در حال پیر شدن: حضور بی‌صدا در فناوری

فلزات، چه کهنه و چه تازه، به شکل عجیب، شگفت‌انگیز و اغلب نادیده، در فناوری‌های ما نفوذ کرده‌اند. بدون آنها، هیچ چیزی کار نمی‌کند.

مطالعه‌ای از شرکت نرم‌افزاری دفاعی آمریکا Govini نشان می‌دهد که بیش از ۸۰,۰۰۰ قطعه در ۱,۹۰۰ سیستم تسلیحاتی آمریکا شامل آنتیموان، گالیم، ژرمانیم، تنگستن یا تلوریم هستند. این تنها ۵ فلز از ۶۰ معدن حیاتی را شامل می‌شود و تقریباً ۷۸ درصد کل تسلیحات آمریکایی را تحت پوشش قرار می‌دهد.

این موضوع چالشی بزرگ برای پنتاگون است، زیرا چین تولیدکننده غالب جهانی این فلزات است و امسال نشان داده که آماده است از موقعیت خود با اعمال محدودیت‌های صادراتی بهره‌برداری کند. این چالش برای همه نیز مهم است، زیرا زندگی غیرنظامی به همان ترکیب‌های فلزی حیاتی وابسته است.

فرار از سلطه چین: فلزات حیاتی در کانون سیاست جهانی

نیاز فوری غرب به فرار از کنترل چین بر تأمین معادن حیاتی، این عناصر پیش‌تر کم‌اهمیت را به مرکز سیاست جهانی آورده است. معامله رئیس‌جمهور آمریکا، دونالد ترامپ، با اوکراین در ماه مه تحت حمایت منابع معدنی این کشور انجام شد. توافق صلحی که واشینگتن میان جمهوری دموکراتیک کنگو و رواندا میانجی‌گری کرد، مسیر دسترسی به منطقه‌ای غنی از مس و کبالت را هموار می‌کند؛ منطقه‌ای که در حال حاضر توسط اپراتورهای چینی کنترل می‌شود.

شرکت توسعه مالی بین‌المللی آمریکا (DFC) در حال بررسی سرمایه‌گذاری با شرکت دولتی معدنی کنگو، Gecamines است که می‌تواند به آمریکا حق اولویت در تأمین آینده این فلزات بدهد.

عصر جدید فلزات: از ای ندیم تا اسکاندیم

فلزات حیاتی تا اطلاع ثانوی در تیتر اخبار باقی خواهند ماند. انتظار می‌رود خبرهایی درباره فلزاتی که تا به حال نام آنها را نشنیده‌اید، مانند ای ندیم، نیوبیم و اسکاندیم بیشتر شود.

این فلزات، هر یک به نحوی، برای قرن ۲۱ حیاتی هستند.