النيوديميوم سر قوة التكنولوجيا الحديثة

قد لا تعرف ما هو النيوديميوم (أو حتى كيفية نطقه). ولكن لديك الكثير منه في منزلك.

ما هو النيوديميوم وأهميته في حياتنا اليومية

النيوديميوم هو أحد العناصر الأرضية النادرة، وهو أحد المعادن القريبة من أسفل الجدول الدوري، وهو عنصر أساسي للحياة اليومية. ويُعد هذا العنصر من بين أكثر العناصر الأرضية النادرة قيمة لأنه منتشر على نطاق واسع فيما يسمى بالمغناطيس "الدائم". وتحتكر الصين شبه احتكار لمعالجته.

ونتيجة لذلك، أصبح النيوديميوم والعناصر الأرضية النادرة الأخرى عاملاً رئيسياً في التوترات التجارية بين الولايات المتحدة والصين، الاقتصاد الأول والثاني على التوالي في العالم.

فالكثير من قاعدة التصنيع في الولايات المتحدة السيارات والطائرات والأجهزة الكهربائية ستصاب بالشلل دون الوصول إلى النيوديميوم. ويشكل هذا العنصر حوالي 30% من كتلة المغناطيس الدائم من حيث الوزن، وفقًا لرود إيغيرت، الأستاذ في كلية كولورادو للمناجم والخبير في هذا المجال.

مغناطيسات النيوديميوم صغيرة جداً وقوية جداً.

ما مدى قوتها؟

كيف تعمل مغناطيسات النيوديميوم؟

قال جراسيلين باسكاران، مدير برنامج أمن المعادن الحرجة في مركز الدراسات الاستراتيجية والدولية: "إذا وضعتهم بجانب ثلاجة، فإن الثلاجة ستسقط".

تعمل المغناطيسات القائمة على النيوديميوم على تشغيل جميع أنواع المحركات. وعلى عكس المغناطيسات التقليدية، فإنها لا تفقد مغناطيسيتها عند تعرضها للتيار الكهربائي المستمر المستخدم لتشغيل المحركات وإيقاف تشغيلها.

أهمية النيوديميوم في الصناعة الأمريكية

وهذا يجعلها ضرورية في التصنيع الأمريكي للمحركات في السيارات، بدءًا من المحركات البسيطة التي تحرك ماسحات الزجاج الأمامي إلى المحركات المعقدة التي تحرك السيارات الكهربائية. وتوجد أيضًا في العديد من السلع المنزلية، مثل الأدوات الكهربائية ومكيفات الهواء، وكذلك في المحركات النفاثة وتوربينات الرياح.

تقول إدارة ترامب إن النيوديميوم والأتربة النادرة الأخرى ضرورية جدًا للولايات المتحدة لدرجة أن الوصول إليها يمثل قضية أمن قومي. لكن الصين تهيمن على معالجة الأتربة النادرة، مما يمنحها نفوذاً هائلاً في المحادثات التجارية. وتتولى الصين 90% من طاقة المعالجة اللازمة لتحويل الخام الخام إلى معادن قابلة للاستخدام.

التحديات المتعلقة بإمدادات النيوديميوم

وقال إيغور هولاك، الشريك في مجال الطاقة والموارد في شركة كيرني للاستشارات: "إن الأتربة النادرة ليست نادرة". "يمكن العثور عليها في العديد من البلدان وفي عدد من القارات. ولكن ما هو نادر هو الطريقة التي يتم بها فصل الصخور ومعالجتها وتكريرها."

وقال هولاك إن المعالجة محنة. إذ يتطلب الأمر الكثير من الطاقة لتسخين الخام، الذي تتم معالجته بعد ذلك بمواد كيميائية لفصل الأتربة النادرة. والنتيجة النهائية تنتج أيضاً نفايات سامة، وبعضها مشع.

عملية معالجة النيوديميوم والبيئة

وقال هولاك: "لذا، فإن بقية العالم سمح للصين ببساطة بتطوير هذا التركيز العالي (للمعالجة)".

وبمجرد أن تتم معالجة النيوديميوم (أو نسخة أقل نقاءً ولكن لا تزال مفيدة تسمى أكسيد النيوديميوم-براسيوديميوم)، يتم تحويل المادة إلى مغناطيس. ويتم ذلك عادةً في الصين أيضاً. (بالنسبة لبعض المحركات ذات الأداء العالي، مثل تلك التي تشغل السيارات الكهربائية، تتم إضافة مادة أرضية نادرة أخرى الديسبروسيوم إلى المزيج).

الجهود الأمريكية للحد من الاعتماد على الصين

إن الجمع بين السعر والتوافر والاستخدام الواسع النطاق يعني أن النيوديميوم ينتج إيرادات أكثر من أي عنصر ترابي نادر آخر.

تحاول الولايات المتحدة الأمريكية أن تفطم نفسها عن معالجة التربة النادرة في الصين. فقد أعلن الرئيس دونالد ترامب في وقت سابق من هذا الشهر عن خطط لإنشاء احتياطي استراتيجي للأتربة النادرة. وتدعم الحكومة الأمريكية مشاريع لزيادة تعدين الخامات المحلية ومعالجتها. لكن الأمر سيستغرق سنوات للحاق بالكميات المتوفرة من الصين، مما يمنح البلاد قبضة خانقة مستمرة على العناصر.

خطط إنشاء احتياطي استراتيجي للأتربة النادرة

وقال إيجيرت: "يستغرق الأمر عددًا من السنوات لجلب أي منجم جديد أو منشأة معالجة جديدة إلى الإنتاج، حتى من اليوم الذي تتخذ فيه قرار بناء منجم جديد أو منشأة معالجة جديدة".

وقال هولاك إنه بالنظر إلى هيمنة الصين على السوق والمزايا التي تترافق مع الحجم، لا توجد طريقة يمكن لأي معالج مبتدئ أن ينافس دون دعم حكومي كبير.

التحديات المستقبلية لمغناطيسات النيوديميوم

بمجرد أن يتم تحويل النيوديميوم إلى مغناطيس، يتم وضعه حول قلب داخل محرك وتوصيله بمحور. يحيط بالقلب غلاف خارجي يتضمن شبكة من الأسلاك الكهربائية. وعندما يتم تمرير تيار كهربائي عبر هذه الأسلاك، فإنه يخلق مجالاً كهربائياً يجذب المغناطيسات أولاً، ثم يتنافر، مما يجبرها على الدوران وتدوير المحور.

وتبحث العديد من الشركات التي تعتمد على هذه المغناطيسات عن بدائل، إما مغناطيس خالٍ من العناصر الأرضية النادرة أو محرك بدون مغناطيس. ويأمل هولاك في جعل سلسلة التوريد الخاصة بهم أكثر أماناً ومرونة. ولكن حتى الآن لا توجد بدائل.

قال هولاك: "أنت تقايض الأداء، وتقايض الكفاءة، وتقايض الوزن أو الحجم، وتقايض عزم الدوران، وكل ذلك له تأثير كبير على المحركات". "لا يوجد حل سحري."