نوشتهٔ راسل پارمان۱ در سایت یواِس آرمی متعلق به وزارت دفاع (جنگ) دولت آمریکا
ترجمهٔ مینا آگاه – اندیشهٔ نو
(توضیح: این مقاله در سپتامبر ۲۰۱۹ نوشته شده است. به همین دلیل، برخی بهروزرسانیهای لازم در یادداشتهای آخر مطلب اضافه شده است.)
چهارشنبه ۲۳ مهر ۱۴۰۴
چین حدود ۹۰درصد از عناصر یا فلزات خاکی کمیاب مورد استفاده در تولید فناوریهای پیشرفته را در اختیار دارد. ایالات متحده، استرالیا، و ژاپن در حال بررسی منابع جدیدی هستند که میتواند به انحصار چین در این حوزه پایان دهد.
ارتش ایالات متحده با بحرانی بالقوه در پایینترین سطح زنجیره تأمین مواجه است. مواد خاکی کمیاب به «نفت جدید» تبدیل شدهاند و نقش مهمی در پیشرفتهای فناوری پنجاه سال گذشته ایفا کردهاند. از سامانههای ناوبری «مکانیاب» جیپیاس و تلفنهای همراه گرفته تا فیبر نوری، رایانهها، خودروها، و موشکها، تولید همهٔ آنها وابستگی زیادی به مواد خاکی کمیاب دارد.
برای نمونه، طبق گزارشی «سرویس پژوهشی کنگره» در سال ۲۰۱۳، هر هواپیمای جنگنده اف-۳۵ به حدود ۹۲۰ پوند فلزات خاکی کمیاب نیاز دارد. عناصری فلزی مانند ایتریوم (yttrium) و تربیوم (terbium) نیز برای هدفگیری لیزری و سامانههای تسلیحاتی در خودروهای رزمی به کار میروند.
واژهٔ «کمیاب» یا نادر در نام «عناصر خاکی کمیاب» در واقع نامگذاری اشتباه تاریخی است. تداوم استفاده از این واژه بیش از آنکه به کمیابی واقعی این مواد اشاره داشته باشد، ناشی از ناآشنایی با آنهاست. بر اساس یافتههای سازمان زمینشناسی ایالات متحده، عناصر خاکی کمیاب معمولاً به اندازهٔ بقیهٔ فلزات صنعتی مانند کروم، نیکل، تنگستن، یا سرب از نظر میزان تمرکز در پوستهٔ زمین وجود دارند. حتی دو تا از این عناصر با کمترین میزان فراوانی- یعنی تولیم (thulium) و لوتتیوم (lutetium)- تقریباً ۲۰۰برابر طلا در زمین یافت میشوند. علت کمیاب یا نادر خواندن آنها این است که برخلاف فلزات پایه یا گرانبهای معمول، غلظت آنها در منابع معدنی و ذخایر کانی قابل بهرهبرداری اغلب کمتر است. در نتیجه، بخش عمدهای از عناصر خاکی کمیاب از چند منبع محدود در جهان تأمین میشود.
چه چیزی این عناصر را تا این اندازه منحصربهفرد میکند؟
از میان ویژگیهای سودمند فراوان آنها میتوان به این اشاره کرد که باتریهای مبتنی بر عناصر خاکی کمیاب از چگالی انرژی بیشتر، برقرسانی بهتر، و مشکلات زیستمحیطی کمتر در هنگام دور ریختن باتریهای کهنه برخوردارند.
آهنرباهای بسیار قویِ ساختهشده از عناصر کمیاب خاکی نیز امکان کوچکسازی قطعات الکترونیکی را در وسایل خانگی، تجهیزات صوتی و تصویری، رایانهها، خودروها، سامانههای ارتباطی و تجهیزات نظامی فراهم کردهاند. همچنین، فیبرهای نوری حاوی عنصر اربیوم (erbium) قادرند سیگنالها را در مسافتهای طولانی منتقل کنند، زیرا اربیوم باعث تقویت سیگنال میشود.
با افزایش اهمیت عناصر خاکی کمیاب، این مواد به ابزارهای تشویق و تهدید (چماق و هویج) در مذاکرات تجاری بینالمللی تبدیل شدهاند. طبق گزارش سازمان زمینشناسی ایالات متحده، چین در بیست سال گذشته به بازیگر اصلی این حوزه بدل شده و حدود ۹۰درصد از منابع فلزات خاکی کمیاب جهان را، چه از طریق کنترل سرزمینی و چه از راه حق انحصاری استخراج، در اختیار دارد. افزون بر این، چین نسبت به کشورهای دیگر با محدودیتهای زیستمحیطی و مقررات کارگری کمتری مواجه است، عاملی که در کشورهای دیگر میتواند هزینههای استخراج و تولید محصولات مرتبط با این مواد را بسیار افزایش دهد.
مسئلهٔ تأمین مواد خاکی کمیاب راهحلهای آسانی نخواهد داشت. بر اساس گزارش دفتر پاسخگویی دولت ایالات متحده۲، بازسازی زنجیرهٔ تأمین دفاعی دستکم پانزده سال زمان میبرد و بنابراین هرگونه تغییر در آن نیازمند مهلت زمانی چشمگیری است. بنا به گفتهٔ انجمن ناتو کانادا، قانون امنیت معادن آمریکا که در ۲۰۱۵ تصویب شد قرار است تعیین کند کدام مواد معدنی حیاتیاند و زنجیرهٔ تأمین را متنوع سازد. در حال حاضر، جایگزینی تأمینکنندگان فعلی (برای نمونه، چین) منجر به اختلالات عمدهای در زنجیرههای تأمین خواهد شد.
عناصر خاکی کمیاب عناصری حیاتی در فناوری موشکهای هدایتشونده با لیزر و دقیق هستند. شرکت لاکهید مارتین در حال طراحی و ساختن یک سلاح لیزری کوچک و پُرقدرت است که وابستگی زیادی به عناصر خاکی کمیاب مانند اربیوم (Erbium، از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی در دسته لانتانیدها) و نئودیمیم (Neodymium)دارد و آزمایشگاه پژوهش نیروی هوایی ایالات متحده قصد دارد آن را تا ۲۰۲۱ روی یک هواپیمای رزمی تاکتیکی آزمایش کند۳.
عناصر خاکی کمیاب استفادهٔ گستردهای در ساختن آهنرباهای دائمی بسیار قوی دارند که در برابر تغییرات شدید دما مقاوماند. این آهنرباهای دائمی در سامانههای هدایت و کنترل موشکها، بهویژه در عملگرهای بالک۴ به کار میروند که الگوی پرواز موشک را کنترل میکنند. همچنین، از آنها در موتورهای دیسکدرایو نصبشده در هواپیماها و تانکها، ارتباطات ماهوارهای، و سامانههای رادار و سونار استفاده میشود.
آهنرباهای ساماریوم-کُبالت (Samarium-Cobalt) در برابر زدایش خاصیت مغناطیسی بسیار مقاومتر از هر مادهٔ دیگری هستند. این ویژگی، که به آن وادارندگی مغناطیسی زیاد (High Coercivity) گفته میشود، بدین معناست که این آهنرباها حتی در برابر دمای بسیار زیاد نیز نیروی مغناطیسیشان را از دست نمیدهند. بر اساس گزارش سال ۲۰۱۱ کالج جنگ هوایی به قلم سرهنگ دوم جاستین سی. دیوی از نیروی هوایی ایالات متحده، همین ویژگی آنها را به بهترین گزینه برای کاربردهای نظامی تبدیل کرده است.
از سوی دیگر، آهنرباهای نئودیمیم (neodymium) بسیار قوی و سبک و نسبتاً ارزانقیمت هستند. قدرت این آهنرباها تقریباً دهبرابر قدرت آهنرباهای فریتی (ferrite) سنّتی است. همین ویژگی آنها را برای استفاده در قطعات الکترونیکی کوچک مانند دیسکدرایوها ایدهآل کرده است که زمینهساز چند دهه نوآوری فناورانه مبتنی بر رایانه بودهاند.
چگونه به اینجا رسیدیم؟
در بیشتر قرن بیستم، ایالات متحده تا حد زیادی خودکفا بود و تمام نیازش به عناصر خاکی کمیاب را از معدن «کوه پاس» (Mountain Pass) در ایالت کالیفرنیا تأمین میکرد. اما از دههٔ ۱۹۹۰، به دلایل گوناگون، این وضع دستخوش تغییر شد.
نخست، چین با ایالات متحده مجموعهای از توافقنامههای تجارت آزاد امضا کرد و بهدلیل هزینهٔ کم نیروی کار و الزامات نظارتی کمتر در چین، این کشور به تأمینکنندهای ارزانتر تبدیل شد. دوم، چین زیرساختهای تولید فراوردههای الکترونیکیاش را گسترش چشمگیری داد تا از منابع عناصر خاکی کمیابی که در اختیار دارد بیشترین بهره را ببرد. و نکتهٔ دیگر اینکه آلودگی منابع آبی و سختگیریهای زیستمحیطی بیشتر در معدن «کوه پاس» باعث شد که این تأسیسات در نهایت تعطیل شود.
مجموعهٔ این عوامل فرصتی برای چین فراهم کرد تا بر استخراج و تولید فلزات خاکی کمیاب تسلط پیدا کند و جایگاه مسلط خودش را در این صنعت تثبیت کند.
تلاشهای چین برای انحصار منابع مواد خاکی کمیاب به منابع داخلیاش محدود نمیشود. چین بهطور گسترده در پی تسلط بر معادن فلزات خاکی کمیاب در آفریقا بوده است و اغلب در ازای توسعهٔ زیرساختها یا فروش تجهیزات مازاد نظامی، حق انحصاری استخراج این معادن را به دست آورده است.
در جمهوری دموکراتیک کنگو، چین موفق شد حق استخراج معادن لیتیوم، کبالت، و کُلتان آن کشور را به دست آورد، عناصری که در ساختن باتریهای خودروهای برقی و تجهیزات الکترونیکی، از جمله تلفنهای هوشمند و رایانههای قابل حمل کاربرد دارند. در مقابل، چین متعهد شد پروژههای زیرساختی حیاتی همچون ساختن جادههای شهری، بزرگراهها، و بیمارستانها را در کنگو اجرا کند.
کنیا یکی دیگر از اهداف چین است. این کشور شرق آفریقا پتانسیل معدنی عظیمی دارد و در پنج سال گذشته، با اعطای مجوزهای تجاری برای اکتشاف نفت، طلا، زغالسنگ، مواد زمینگرمایی، و عناصر خاکی کمیاب، فعالیتهای اکتشافیاش را افزایش داده است. در آوریل ۲۰۱۹، کنیا توانست ۶۶۶میلیون دلار از چین برای ساختن مرکز دادهای در یک شهر فناوری (احتمالاً متشکل از مراکز داده و زیرساختهای ارتباطی) دریافت کند که در منطقهٔ کونزا، در نزدیکی نایروبی در دست احداث است. کشورهای آفریقایی دیگری که در دامنهٔ نفوذ چین قرار گرفتهاند شامل کامرون، آنگولا، تانزانیا، و زامبیا هستند. تانزانیا بهویژه اهمیت زیادی دارد، زیرا دارای منابع چند عنصر خاکی کمیاب حیاتی برای صنایع نظامی مانند نئودیمیم (neodymium) و پرازئودیمیم (praseodymium) است که از اجزای کلیدی فناوری تسلیحات هدایتشوندهٔ دقیق محسوب میشوند.
چین همچنین به یکی از بازیگران عمدهٔ اقتصادی جدید در آمریکای لاتین و منطقهٔ کارائیب تبدیل شده است. تجارت چین و آمریکای لاتین از میزانی تقریباً ناچیز در سال ۱۹۹۰ به ۱۰میلیارد دلار در سال ۲۰۰۰ و ۲۷۰میلیارد دلار در سال ۲۰۱۲ افزایش یافته است. بخش عمدهای از این مبادلات میان آمریکای جنوبی و چین انجام میشود.۴ در سال ۲۰۱۲، یک معدن فلزات خاکی کمیاب به ارزش ۸٫۴میلیارد دلار در برزیل کشف شد. در سالهای اخیر چین به مهمترین شریک تجاری برزیل تبدیل شده و جایگاه بیرقیبش را در این منطقه تثبیت کرده است.
شراکت برای شکستن بنبست
هرگونه تلاش برای افزایش دسترسی ایالات متحده به عناصر خاکی کمیاب نیاز به ترکیبی از پیشرفتهای فناورانه- که از سر ضرورت شکل گرفتهاند- و ایجاد شراکتهایی با کشورهایی است که این عناصر در آنها بهوفور یافت میشود. البته، فناوری فرصتهای بسیاری را برای تقویت تواناییهای اکتشاف و استخراج عناصر خاکی کمیاب فراهم کرده است. برای نمونه، اخیراً ذخایر عظیمی در آبهای سرزمینی شرقی ژاپن کشف شده۵ که میتواند تلاشهای چین برای تسلط بر بازار عناصر خاکی کمیاب را با چالش مواجه کند. کارشناسان میگویند این ذخایر ممکن است حاوی مقدار کافی از عناصر ایتریوم، یوروپیوم (europium)، و تربیوم (terbium) باشد که بتواند نیاز جهانی را تا صدها سال تأمین کند. تنها مشکل اینجاست که این ذخایر در عمق بستر اقیانوس قرار دارد.
چند شرکت تخصص خودشان را بر استخراج زیرآبی متمرکز کردهاند، اما این فرایند بسیار دشوار و پُرهزینه است و برای بهرهبرداری کامل از این اکتشاف به پیشرفتهای فناورانهٔ بیشتری نیاز خواهد بود. فرایند تنوعبخشی به منابع تأمین عناصر خاکی کمیاب احتمالاً بهواسطهٔ رویدادهای اخیر، از جمله تنشهای تجاری میان ایالات متحده و چین و همچنین سابقهٔ چین در کاهش صادرات مواد خاکی کمیاب به ژاپن، سرعت خواهد گرفت. چین در سال ۲۰۱۰ صادرات فلزات خاکی کمیاب به ژاپن را محدود کرد که فقط پس از میانجیگری سازمان تجارت جهانی در سال ۲۰۱۴ برداشته شد.
علاوه بر ژاپن، استرالیا نیز میتواند شریکی بالقوه برای ایالات متحده باشد، زیرا هر دو کشور در رقابت با چین برای سهم بازار عناصر خاکی کمیاب منافع مشترکی دارند. شرکت لیناس کورپ (Lynas Corp) مستقر در استرالیا در حال حاضر بزرگترین تولیدکنندهٔ فلزات خاکی کمیاب خارج از چین است. این شرکت بهتازگی از همکاری مشترک با شرکت آمریکایی بلو لاین کرپ (Blue Line Corp) برای ایجاد یک تأسیسات جداسازی مواد خاکی کمیاب در ایالات متحده خبر داده است. در حال حاضر، لیناس از یک کارخانهٔ فراوری در مالزی استفاده میکند و در ماه مه ( ۲۰۱۹) برنامهای برای سرمایهگذاری ۳۴میلیون دلاری برای افزایش ظرفیت تولید و رفع نگرانیهای نظارتی سهامداران استرالیایی اعلام کرد، نگرانیهایی که ناشی از این بود که مقررات زیستمحیطی مالزی حفاظت کافی را تضمین نمیکنند.
شرکتهای بینالمللی دیگر نیز میتوانند در توسعهٔ منابع جایگزین مواد خاکی کمیاب نقش ایفا کنند. برای نمونه، شرکت رینبو ریر ارتز (Rainbow Rare Earths) بر تولید و گسترش پروژهٔ معدن فلزات خاکی کمیاب گاکارا (Gakara) در کشور بوروندی۶ در شرق آفریقا متمرکز است. معدن گاکارا، که بهدلیل کیفیت استثناییاش شناختهشده است، تنها معدن عناصر خاکی کمیاب در آفریقا و دومین معدن در خارج از چین است.
نزدیکتر به ایالات متحده، ذخایر قابل توجهی در کاوان فیلد (Kvanefjeld) گرینلند وجود دارد. برای ذخایر معدنی کاوان فیلد، که بالغ بر ۱۰۸میلیون تُن است، یک دورهٔ اولیهٔ بهرهبرداری ۳۷ ساله پیشبینی میشود و انتظار میرود این پروژه به یکی از بزرگترین پروژههای تولید جهانی نئودیمیم، پرازئودیمیم، دیسپروزیم، و تربیوم تبدیل شود، که همراه با تولید فراوردههای جانبی مثل اورانیوم و روی خواهد بود. شرکت گرینلند مینرالز التیدی (Greenland Minerals Ltd) با همکاری نزدیک با شرکت شنگهه ریسورسز (Shenghe Resources) مستقر در چین تلاش دارد پتانسیل این ذخیره را به حداکثر برساند.
نتیجهگیری
زنجیرهٔ تأمین نظامی ایالات متحده در برابر تلاشهای چین برای محدود کردن دسترسی به عناصر خاکی کمیاب بسیار آسیبپذیراست. چین پیشتر از این مواد بهعنوان ابزار فشار و «سلاح» استفاده کرده است. نتیجهٔ از سرگیری تجارت این مواد کاهش شدید قیمتها در سطح جهانی بود که انگیزهٔ بخش خصوصی برای اکتشاف بیشتر یا احداث کارخانههای جدید فراوری را از بین برد. با این حال، این سقوط قیمتها مانع تلاش ژاپن برای تأمین منابع داخلیاش نشد.
ایالات متحده در حال ساختن یک کارخانهٔ جدید فراوری مواد خاکی کمیاب در تگزاس با همکاری شرکت لیناس است که میتواند بخشی از فشار ناشی از محدودیتهای تجاری چین را کاهش دهد. تا زمان تکمیل این پروژه، وزارت دفاع آمریکا در معرض اختلال زنجیرهٔ تأمین مواد خاکی کمیاب قرار دارد که میتواند هزینه، زمانبندی، و دسترسی به منابع لازم را برای مدرنسازی ارتش و حفظ برتری رقابتی تحت تأثیر قرار دهد.۷
یادداشتها:
۱. راسل پارمان (RUSSELL PARMAN) افسر اطلاعات خارجی در فرماندهی هوانوردی و موشکی ارتش ایالات متحده است و ۱۷ سال سابقهٔ خدمت غیرنظامی در جامعهٔ اطلاعاتی دارد، از جمله در فعالیتهای اطلاعاتی تفنگداران دریایی، فرماندهی قراردادهای ارتش ایالات متحده G-2 و فرماندهی هوانوردی و موشکی G-2.
۲. Government Accountability Office
۳. لاکهید مارتین نمونههای اولیه (پروتوتایپ/سامانههای آزمایشی) لیزرِ پرقدرتِ هوابرد/قابل نصب را ساخته و به نیروهای مسلّح ایالات متحده تحویل داده و برای آزمایشهای زمینی و پروازی فرستاده است، اما این سامانهها تأییدشده و فراگیر (مستقر در میدان نبرد) نیستند؛ تا کنون مرحلهٔ تولید انبوه و استقرار گستردهٔ این سامانهها گزارش نشده است.
۴. حجم مبادلات چین با منطقهٔ آمریکای لاتین و کارائیب در سال ۲۰۲۴ به ۵۱۸٫۴۷میلیارد دلار رسید. بخش عمدهای از این مبادلات مربوط به کشورهای آمریکای جنوبی چون برزیل، آرژانتین، پرو، شیلی، و ونزوئلا است.
۵. آیا ژاپن از این منابع استفاده میکند؟ در حال حاضر نه بهطور کامل. پروژهها در مراحل آزمایشیاند.
۶. بوروندی با نام رسمی جمهوری بوروندی (به فرانسوی Republika y’u Burundi) کشوری محصور در خشکی در مرکز آفریقا است.
۷. بنا بر گزارش رویترز، در اوت ۲۰۲۵، لیناس اعلام کرد که ساختن کارخانهٔ تگزاس ممکن است پیش نرود یا با تأخیر مواجه شود.