Σπάνιες γαίες

Σπάνιες Γαίες (ΣΓ) καλούνται στη Χημεία τα μέταλλα (χημικά στοιχεία) τα οξείδια των οποίων είναι γαιώδους μορφής και κλήθηκαν έτσι λόγω της θεωρούμενης σπανιότητάς τους όταν πρωτοανακαλύφθηκαν . Παρά το ονομα τους οι σπάνιες γαίες υπάρχουν σε σχετική αφθονία στον φλοιό της Γης, με εξαίρεση το Προμήθειο. Αυτά τα μέταλλα, με εξαίρεση το ύττριο και το σκάνδιο, λέγονται και λανθανίδες εκ του ονόματος του πρώτου στοιχείου της κατηγορίας αυτών στον Περιοδικό πίνακα. Παρουσιάζουν σχεδόν τις ίδιες φυσικές και χημικές ιδιότητες.

Στην κατηγορία αυτή υπάγονται τα ακόλουθα χημικά στοιχεία που μόνο για λόγους ευκολίας υποδιαιρούνται σε τρεις υποομάδες: 
 1η Υποομάδα: λανθάνιο, δημήτριο, πρασεοδύμιο, νεοδύμιο, προμήθειο και σαμάριο. Κύριες πηγές των στοιχείων αυτής της υποομάδας είναι τα ορυκτά μοναζίτης, τσερίτης και αλλανίτης.
 2η Υποομάδα: ευρώπιο, γαδολίνιο και τέρβιο. Κύριες πηγές των στοιχείων αυτής της υποομάδας είναι τα ορυκτά σαμαρσκίτης και μερικά είδη ξενοτίμου.
 3η Υποομάδα: δυσπρόσιο, όλμιο, ύττριο, έρβιο, θούλιο, υτέρβιο και λουτέτσιο. Κύριες πηγές των στοιχείων αυτής της υποομάδας είναι τα ορυκτά γαδολινίτης, ξενότιμο, ευξενίτης και φεργκιουσονίτης.

Εκ των παραπάνω μετάλλων: το λανθάνιο, το δημήτριο και το νεοδύμιο δεν είναι σχετικά τόσο σπάνια σε αντίθεση με το ευρώπιο, το τέρβιο και το θούλιο που είναι εξαιρετικά σπάνια.

Τα ορυκτά, στα οποία απαντώνται οι σπάνιες γαίες ή λανθανίδες εντοπίζονται κυρίως στην Κίνα, τη Νορβηγία, τις ΗΠΑ, τη Βραζιλία, την Ινδία και την Αυστραλία.

Εξαιτίας της βιομηχανικής τους μοναδικότητας σε εφαρμογές και χρήσεις προϊόντων υψηλής τεχνολογίας (λέιζερ, κινητά τηλέφωνα, οθόνες υγρών κρυστάλλων κ.α.) και στις λεγόμενες «πράσινες» τεχνολογίες (στις μπαταρίες των υβριδικών αυτοκινήτων, στα φωτοβολταϊκά, στους λαμπτήρες χαμηλής κατανάλωσης, στις τουρμπίνες των ανεμογεννητριών) η ζήτηση των σπάνιων γαιών αυξάνεται συνεχώς.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα που προκύπτει από την εξόρυξη και επεξεργασία των σπάνιων γαιών είναι η ραδιενέργεια, η οποία συνδέεται με την παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων ουρανίου (U) και θορίου (Th) και άλλων ραδιενεργών στοιχείων, των οποίων η περιβαλλοντική διαχείριση έχει ειδικές απαιτήσεις αδειοδότησης (τουλάχιστον στη Β. Αμερική και την ΕΕ) ενώ ταυτόχρονα είναι ιδιαίτερα δαπανηρή. Το Bayan-Obo, το μεγαλύτερο «κοίτασμα» σπάνιων γαιών του κόσμου που βρίσκεται στην Εσωτερική Μογγολία της Κίνας (διαθέτει περισσότερα από 40 εκατ. τόνους REE ορυκτών και μετά από 40 και πλέον χρόνια εξόρυξης έχει αποληφθεί μόλις το 35%) περιέχει μοναζίτη – μπαστναζίτη και ελαφρές γαίες δημητρίου (Ce), υττρίου (Y) και λανθανίου (La). Ωστόσο, περιέχει και θόριο (Th) το οποίο ανιχνεύεται στα απορρίμματα (tailings) της εκμετάλλευσης, δημιουργώντας εστίες μόλυνσης του εδάφους και των νερών στην ευρύτερη περιοχή Baotou.

Στο πλαίσιο της ευρωπαϊκής έρευνας για τις σπάνιες γαίες εντάσσεται το Πρόγραμμα EURARE (European Rare Earths Project), στο οποίο μετέχουν πλήθος γεωλογικών ιδρυμάτων, πανεπιστημίων και εταιρειών από 11 ευρωπαϊκές χώρες (μεταξύ των οποίων το ΕΚΒΑΑ και το ΕΜΠ) και το οποίο χρηματοδοτείται από κοινοτικούς πόρους του 7ου Προγράμματος Πλαισίου.

Στην Ελλάδα έχουν εντοπισθεί «εμφανίσεις» σπανίων γαιών και πιθανολογούνται (αξιολογώντας γεωλογικά και κοιτασματολογικά δεδομένα) ότι υπάρχουν ενδεχομένως αξιοποιήσιμα κοιτάσματα. Τα πολυμεταλλικά κοιτάσματα επιθερμικού και πορφυριτικού τύπου της Σερβομακεδονικής μεταλλογενετικής ζώνης καθώς και της ζώνης Ροδόπης στη Βορειοανατολική Ελλάδα είναι τα πλέον ελπιδοφόρα για μελλοντική παραγωγή σπανίων γαιών και μετάλλων. Επίσης, τα κοιτάσματα βωξιτών και λατεριτών της Κεντρικής και Βορείου Ελλάδος, τα οποία ήδη υφίστανται εκμετάλλευση για την παραγωγή Al και Ni, περιέχουν σημαντικές ποσότητες σπάνιων γαιών και μπορούν να ενταχθούν στα μελλοντικά σχέδια των μεταλλευτικών βιομηχανιών. Οι «εμφανίσεις» πιθανών κοιτασμάτων θα πρέπει να ερευνηθούν συστηματικά και να οριοθετηθούν ως προς το μέγεθος και τις περιεκτικότητες σε χρήσιμα μέταλλα και εν συνεχεία να συζητήσουμε για παραγωγικές δυνατότητες.

Παραπομπές

Ομάδες χημικών στοιχείων