چین به پیشرفتی چشمگیر در استخراج روبیدیم دست یافت

در حالی که پکن به دنبال گسترش سلطه خود در زنجیره تأمین مواد معدنی حیاتی است، به گزارش South China Morning Post، چین به یک پیشرفت فناورانه در تولید روبیدیم دست یافته است.

بر اساس گزارشSCMP، دانشمندان مؤسسه شورابه‌های نمکQinghai (ISL)، که بخشی از آکادمی علوم چین (CAS) است، برای نخستین بار روشی را برای استخراج روبیدیم با خلوص فوق‌العاده بالا از آب‌نمک (brine) توسعه داده‌اند.

در یک مطالعه جدید که توسط SCMP به آن استناد شده، محققان ISL فاش کردند که توانسته‌اند کلرید روبیدیم با خلوص ۹۹.۹ درصد را از ماده کلرید پتاسیم که تنها حاوی ۰.۰۰۱ درصد روبیدیم بوده است، تولید کنند.

این پیشرفت، در صورت پیگیری، تولید داخلی روبیدیم چین را تقویت کرده و وابستگی آن را به تأمین خارجی کاهش خواهد داد. طبق داده‌های گمرکی، این کشور آسیایی حدود دو سوم روبیدیم مورد نیاز خود را، عمدتاً از کانادا که به طور تاریخی بزرگترین تولیدکننده جهان بوده است، وارد می‌کند.

یک ماده معدنی حیاتی با کاربرد گسترده

روبیدیم، یک فلز نرم نقره‌ای-سفید است و ترکیبات آن در صنایع مختلفی، از کاربردهای زیست‌پزشکی و سیستم‌های مخابراتی گرفته تا مواد آتش‌بازی و شیشه‌های ویژه، مورد استفاده قرار می‌گیرند. به دلیل خواص آن به عنوان یک فلز قلیایی مانند لیتیوم، روبیدیم به عنوان یک ماده بالقوه در باتری‌های سدیم-یون نیز مطرح شده است.

در حالی که فراوانی روبیدیم در پوسته زمین بیشتر از فلزات صنعتی مانند مس، سرب یا روی است، اما جزء اصلی هیچ ماده معدنی خاصی محسوب نمی‌شود و به همین دلیل، در حال حاضر هیچ عملیات استخراجی فعال و مستقیمی برای روبیدیم وجود ندارد.

این ماده معدنی معمولاً در مقادیر کم به عنوان محصول جانبی فرآوری سنگ‌های معدنی سزیم و لیتیوم که از چند ذخیره کوچک در کانادا، نامیبیا و زامبیا استخراج می‌شوند، تولید می‌گردد. به عنوان مثال، معدن لیتیوم-سزیم Tanco در Manitoba کانادا، تولیدکننده قابل توجهی از روبیدیم بوده است، اما اکنون فعالیت خود را متوقف کرده است.

هیچ داده رسمی برای تولید روبیدیم وجود ندارد؛ تنها بر اساس تخمین‌های سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده(USGS)، این تولیدکنندگان برتر در مجموع ذخایری کمتر از ۲۰۰,۰۰۰ تن دارند، در حالی که ایالات متحده هیچ‌گونه استخراجی انجام نمی‌دهد. به دلیل نقش روبیدیم در کاربردهای نظامی و هوافضا، این ماده در فهرست مواد معدنی حیاتی ایالات متحده گنجانده شده است. اتحادیه اروپا و کانادا تاکنون آن را از فهرست‌های خود خارج کرده‌اند.

وابستگی به واردات

چین، علی‌رغم برخورداری از ذخایر معدنی غنی و متنوع و داشتن انحصار تقریبی در بسیاری از مواد معدنی حیاتی مانند عناصر نادر خاکی، با چالش‌های قابل توجهی در توسعه منابع روبیدیم مواجه بوده است.

SCMP، با استناد به مطالعه‌ای که در مجله China Mining Magazine منتشر شده، اعلام کرد که تقریباً تمام ذخایر روبیدیم چین (۹۷ درصد) در ذخایر سنگ سخت با عیار پایین قرار دارند که استخراج را دشوار می‌سازد. ۳ درصد باقیمانده در شورابه‌های نمک و سیالات زمین‌گرمایی در سراسر منطقه خودمختار تبت و استان Qinghai یافت می‌شود.

He Xinyu از سازمان زمین‌شناسی منابع فلزات غیرآهنی چین در این مطالعه اشاره کرد: «اگرچه چین یک تولیدکننده عمده جهانی روبیدیم است، اما صنعت آن به شدت به سنگ‌های معدنی وارداتی وابسته است.» بر اساس داده‌های گمرکی، چین در سال ۲۰۲۱ حدود ۱۹,۵۰۰ تن کنسانتره روبیدیم با نرخ تأمین خارجی ۶۶.۳ درصد، عمدتاً از کانادا و زیمبابوه، وارد کرده است.

تولید ارزان‌تر

He Xinyu در مورد این پیشرفت در استخراج روبیدیم گفت که محققان ISL هم موانع «نظری» و هم «مهندسی» را که مانع تولید کلرید روبیدیم با خلوص بالا در چین می‌شد، برطرف کرده‌اند.

او به SCMP گفت: «آنها یک مدل پیچیده توسعه دادند که الگوهای توزیع روبیدیم را در طول تولید نمک پتاسیم آشکار می‌کند و مشخص می‌سازد که چرا روبیدیم در برابر غنی‌سازی مقاومت می‌کند و مراحل بهینه غلظت‌سنجی را شناسایی می‌کند.» وی افزود که این مدل همچنین می‌تواند رفتار روبیدیم در مقادیر بسیار کم (trace) را در محیط‌های پیچیده پیش‌بینی کند.

He Xinyu همچنین اشاره کرد که این فرآیند می‌تواند در مقایسه با روش‌های تولید موجود، مقرون‌به‌صرفه‌تر باشد. مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۲ توسط گروه تحقیقاتی دیگری از ISL نشان داد که هزینه تولید کلرید روبیدیم استخراج شده از طریق فرآیندهای مشابه، تنها یک سوم قیمت بازار این ترکیب بوده است.

در حال حاضر، در بازار فلزات شانگهای(Shanghai Metals Market)، روبیدیم (با خلوص ۹۹.۵ درصد یا بالاتر) با قیمتی حدود ۳,۰۰۰ دلار بر اونس معامله می‌شود.

تحلیل و جمع‌بندی

این پیشرفت فناورانه چین در استخراج روبیدیم، بیش از یک دستاورد علمی، یک حرکت استراتژیک با پتانسیل بازآرایی یک بازار کوچک اما بسیار حیاتی است. تحلیل این رویداد باید در سه سطح بررسی شود: تأثیر بر دینامیک بازار، پیامدهای ژئوپلیتیک و پتانسیل رشد تقاضا در آینده.

۱. تحلیل کمی و دینامیک بازار

بازار روبیدیم به طور سنتی یک بازار "غیرشفاف" با حجم کم و ارزش بسیار بالا است. قیمت فعلی حدود ۳,۰۰۰ دلار بر اونس (معادل تقریبی ۱۰۵,۸۰۰ دلار بر کیلوگرم) آن را در زمره گران‌ترین فلزات قرار می‌دهد. ساختار عرضه این بازار بسیار شکننده است:

وابستگی به تولید جانبی: روبیدیم عمدتاً محصول جانبی فرآوری لیتیوم و سزیم است. این بدان معناست که عرضه آن نه بر اساس تقاضای مستقیم برای روبیدیم، بلکه تابع پویایی بازارهای لیتیوم و سزیم است.

خلأ عرضه: توقف فعالیت معدن Tanco در کانادا، که یک منبع کلیدی جهانی بود، یک خلأ عرضه قابل توجه در بازار ایجاد کرده است. این امر آسیب‌پذیری مصرف‌کنندگان را تشدید نموده و به حفظ قیمت‌های بالا کمک کرده است.

مقیاس‌پذیری، متغیر کلیدی: موفقیت چین در تولید کلرید روبیدیم با خلوص ۹۹.۹ درصد از منابعی با عیار تنها ۰.۰۰۱ درصد، یک جهش فنی بزرگ است. این فناوری به چین امکان می‌دهد تا از ذخایر آب‌نمک خود (۳ درصد کل ذخایر) که پیش از این غیراقتصادی بودند، بهره‌برداری کند. پرسش اصلی برای بازار، مقیاس‌پذیری صنعتی این فرآیند است. اگر چین بتواند این روش را برای جایگزینی واردات ۱۹,۵۰۰ تنی کنسانتره خود (آمار ۲۰۲۱) صنعتی کند، می‌تواند از یک واردکننده عمده به یک بازیگر مسلط بر عرضه تبدیل شود.

مزیت هزینه: گزارش به کاهش هزینه تولید تا یک سوم قیمت بازار اشاره می‌کند. با قیمت فعلی، این به معنای یک حاشیه سود بسیار بالا و قدرت قیمت‌گذاری فوق‌العاده برای چین است. این کشور می‌تواند تولیدکنندگان بالقوه غربی را که ممکن است به دلیل قیمت‌های بالا به فکر ورود به بازار باشند، با کاهش قیمت از دور خارج کند (Price Out).

۲. پیامدهای ژئوپلیتیک

این تحول را باید در چارچوب رقابت استراتژیک چین و ایالات متحده بر سر زنجیره‌های تأمین حیاتی دید.

کاهش ریسک و استقلال: روبیدیم در فهرست مواد معدنی حیاتی آمریکا قرار دارد و در کاربردهای نظامی و هوافضا استفاده می‌شود. وابستگی ۶۶.۳ درصدی چین به واردات، عمدتاً از کانادا (متحد نزدیک آمریکا)، یک نقطه ضعف استراتژیک بود. این فناوری جدید این آسیب‌پذیری را مستقیماً هدف قرار داده و آن را کاهش می‌دهد.

تکرار الگوی عناصر نادر خاکی: این حرکت یادآور استراتژی چین در قبال سایر مواد معدنی حیاتی مانند گالیم و ژرمانیم است. چین ابتدا با واردات و فرآوری، بازار را در دست می‌گیرد و سپس با توسعه فناوری‌های استخراج و فرآوری داخلی، به کنترل کامل زنجیره ارزش نزدیک می‌شود. این پیشرفت گامی مهم در جهت تکرار این الگو برای روبیدیم است.

اهرم فشار بالقوه: با تسلط بر تولید روبیدیم ارزان‌قیمت، چین در آینده می‌تواند از آن به عنوان یک اهرم فشار در تنش‌های تجاری و فناوری استفاده کند و دسترسی سایر کشورها به این ماده حیاتی را محدود سازد.

۳. پتانسیل رشد تقاضا

در حال حاضر، تقاضا برای روبیدیم محدود به کاربردهای خاص و با حجم کم است. اما ذکر باتری‌های سدیم-یون در گزارش یک سیگنال کلیدی برای آینده است.

باتری‌های سدیم-یون: این باتری‌ها به عنوان جایگزینی ارزان‌تر و پایدارتر برای باتری‌های لیتیوم-یون، به ویژه برای ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ و خودروهای الکتریکی اقتصادی، در حال توسعه سریع هستند. تحقیقات نشان می‌دهد افزودن مقادیر اندک روبیدیم می‌تواند پایداری چرخه و عملکرد این باتری‌ها را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

اثر اهرمی: اگر روبیدیم به یک جزء استاندارد در کاتد یا الکترولیت باتری‌های سدیم-یون تبدیل شود، تقاضا برای آن از چند صد تن در سال به چندین هزار تن جهش خواهد کرد. تسلط چین بر عرضه کم‌هزینه روبیدیم، همزمان با پیشتازی این کشور در تولید باتری‌های سدیم-یون، یک هم‌افزایی استراتژیک قدرتمند ایجاد می‌کند.

جمع‌بندی

پیشرفت چین در استخراج روبیدیم از شورابه، یک رویداد تحول‌آفرین با پتانسیل تغییر ساختار قدرت در بازار جهانی این فلز استراتژیک است. این دستاورد، چین را از یک واردکننده وابسته به یک تولیدکننده مسلط و بالقوه قیمت‌گذار تبدیل می‌کند و همزمان امنیت زنجیره تأمین آن را در برابر فشارهای ژئوپلیتیک تقویت می‌نماید.

نکات برجسته

جهش فنی: توانایی استخراج اقتصادی روبیدیم با خلوص بالا از منابع بسیار کم‌عیار، مانع اصلی توسعه داخلی چین را برطرف کرده است.

شکنندگی عرضه جهانی: با توجه به توقف فعالیت معادن کلیدی مانند Tanco و وابستگی تولید به عنوان محصول جانبی، بازار جهانی روبیدیم در برابر شوک‌های عرضه بسیار آسیب‌پذیر است. فناوری جدید چین این آسیب‌پذیری را برای خود کاهش و برای رقبایش افزایش می‌دهد.

انگیزه استراتژیک: این اقدام بخشی از استراتژی کلان چین برای کاهش وابستگی و کسب تسلط بر زنجیره‌های تأمین مواد معدنی حیاتی است که در رقابت با غرب، به خصوص ایالات متحده، اهمیت بالایی دارد.

کاتالیزور تقاضا: ارتباط بالقوه روبیدیم با صنعت رو به رشد باتری‌های سدیم-یون، مهم‌ترین عامل برای رشد تقاضای آینده است. موفقیت در این زمینه می‌تواند ارزش استراتژیک روبیدیم را به شدت افزایش دهد.