Získávání prvků vzácných zemin z rybích fosilií

V západní části Pacifického oceánu leží malý ostrov Minami-tori-shima, nejvýchodnější teritorium Japonska. Nejbližší pevnina je vzdálená 1 000 kilometrů. Na tomto ostrově je ukrytý poklad - čtyři substance důležité pro moderní elektroenergetiku, které by vystačily zásobovat tento průmysl po mnoho století. Jsou to prvky vzácných zemin. Soubor těchto prvků zaujímá širokou oblast periodické tabulky.

Japonští vědci vypočítali, že v bahně na ploše 2 500 km² jižně od ostrova jsou takové zásoby čtyř prvků vzácných zemin, že by světovou potřebu mohly krýt po stovky let. Nyní jsme uprostřed technologického boomu, v němž jsou prvky vzácných zemin životně důležité pro ohromující množství strojů a zařízení. Pokaždé, když si kupujete televizi, chytrý telefon nebo dobíjecí baterii, nebo kdykoliv energetická společnost staví větrnou turbínu, nebo kdykoliv Toyota vyrábí elektromobil Prius, vždy se uvnitř těchto výrobků vyskytuje některý prvek vzácných zemin. Využívají je i mnohé lékařské a vojenské technologie. Mnohé z nich umožňují využívat obnovitelné zdroje energie. Díky tomu se v minulém desetiletí podstatně zvýšila spotřeba prvků vzácných zemin. Většina dolů, v nichž se tyto prvky těží, leží v současné době v Číně. 

Usazeniny rybích fosilií 

Podle článku uveřejněného v červnovém čísle časopisu Scientific Reports se tým japonských vědců vydal k ostrovu Minami-tori-shima a ke druhému podobnému místu jihovýchodně od Manihiko Plateau v jižním Pacifiku zjistit stáří rybích fosílií. Dále chtěli určit jejich původ a jejich další možný výskyt i jinde.

Asi před 34 miliony lety se po teplejším klimatu začala Antarktida pokrývat ledem. V důsledku toho se spodní voda stávala studenější a tím i hustší. Protože hustší voda klesá níž, začala proudit na sever pod teplejší, méně hustou vodou. Spodní studená voda po tisíciletí hromadila a skladovala výživné látky. Když tato na živiny bohatá studená voda narazila na vysokou podmořskou horu, začala proudit vzhůru. Přítok výživných látek do sluncem ozářené vody pak vedl k rozvoji bohatého života. Období prosperity trvalo asi 100 000 let. Když se naakumulované výživné látky vyčerpaly, život se zde zastavil. Smutným, ale nevyhnutelným důsledkem jsou zuby a fragmenty kostí, které padaly na mořské dno. Kosti jsou tvořeny vápníkem a fosforem a právě fosilizovaný fosfor velmi dobře zachycuje prvky vzácných zemin. 

Yttrium, europium, terbium a dysprosium 

V průběhu 34 milionů let fosilie pomalu absorbovaly yttrium, europium, terbium a dysprosium z tekutiny obsažené v bahně. Velká povrchová plocha kostí tuto schopnost ještě zesilovala a výsledkem bylo to, že bahno dnes obsahuje až 2 % prvků vzácných zemin. Japonský tým vypočítal, že jižně od ostrova Minami-tori-shima je zásoba asi 16 milionů tun oxidů vzácných zemin. Jak naložit s těmito velkými zdroji vzácných zemin? Diverzifikace a rozšiřování zdrojů vzácných zemin na naší planetě se zdá být správným činem. 

Jak je vytěžit? 

Protože vrstvy rybích fosilií jsou značně objemné, byla by jejich extrakce jednodušší ve srovnání s povrchovým dobýváním za použití toxických chemikálií. Problém ale spočívá v tom, že rybí fosilie leží pod více než čtyřmi kilometry vody, tj. v hloubce, kde se až dosud hlubokomořská těžba nevyplatila. Navíc jsou zde i možné ekologické důsledky hlubokomořské těžby. 

V současné době se z mořského dna těží tzv. manganové konkrece, v oblastech Pacifiku například na ploše velké jako je Španělsko. Podle studie z 31. července, uveřejněné v časopisu Trends in Ecology and Evolution, jsou důsledky narušování mořského dna na tak velké ploše jak podhodnocovány, tak nadhodnocovány. Stejně konfliktní údaje lze očekávat i při získávání vzácných zemin z rybích fosilií. Lze argumentovat tím, že rybí fosilie leží na relativně malé ploše, a že výhody těžby budou převažovat nad případnými ekologickými důsledky. To vše je nutné brát v úvahu v souvislosti s pokračující nákladnou těžbou vzácných zemin v Číně, případně v USA nebo jinde ve světě. Studie, uveřejněná 1. září v časopise Nature Communications, konstatovala, že existuje reálná možnost, že ohrožení biodiverzity v důsledku povrchové těžby vzácných zemin pro účely obnovitelných zdrojů energie by byly ještě horší, než předpokládaný příznivý vliv těchto energetických zdrojů na změnu klimatu. 

Uvědomme si, že každé „to musím mít“ má důsledky 

Mnozí lidé se domnívají, že je nutné mít každé dva roky nový televizor nebo počítač, ale neuvědomují si, že každý nový nákup znamená získávání potřebných prvků. Lidé musí moudře šetřit přírodní zdroje, ale také uvážlivě vybírat a provozovat nové doly, ať již na zemském povrchu nebo na mořském dně. 

Zdroj: Jennifer Frazer: Mining Rare-Earth Elements From Fossilized Fish. Scientific American 175, Sept. 21, 2020.

https://www.scientificamerican.com/article/mining-rare-earth-elements-from-fossilized-fish/