Rode staat of blauwe staat, liberaal of libertair, Amerikanen delen een verslaving aan zeldzame aarde-elementen geïmporteerd uit China.
Groene technologieën zoals elektrische auto's, windturbines, zonnepanelen en fluorescentielampen vertrouwen op zeldzame aardmetalen. Het leger is afhankelijk van zeldzame aarden voor geleide raketsystemen, satellieten en onbemande drones. Het ruimtevaartuig van NASA vervoert krachtige zeldzame-aardemagneten naar Mars en de ruimte. De magneten verkleinen ook iPads, computers en hightech hoofdtelefoons.
China beheert 95 procent van het aanbod van zeldzame aardmetalen in de wereld. De sleutel tot dit monopolie is niet een overvloed aan zeldzame aarden afzettingen, maar zijn expertise in het verwerken van erts tot oxiden en puur metaal. Het erts heeft de neiging om uranium en thorium te vervoeren, het meest radioactieve element ter wereld, en het extraheren van het metaal is typisch een lang, meertraps proces waarbij giftige chemicaliën betrokken zijn.
"We weten waar de deposito's zijn. Het is niet een eenvoudig of eenvoudig proces om ze op je iPhone te krijgen", zegt Brad Van Gosen, een geoloog bij de U.S. Geological Survey (USGS) in Denver.
Een paar jaar geleden toonde China zijn macht en sneed het de aanvoer van zeldzame aarden tot een stroompje. De beweging zorgde ervoor dat de Verenigde Staten en andere landen hun best deden om hun afhankelijkheid van China te beëindigen. De prijzen stegen, waardoor nieuwe investeerders en mijnbouwbedrijven de zeldzame-aardemarkt betraden. Nu hebben de Verenigde Staten één nieuwe mijn bijna voltooid en nog twee in de vergunningsfase. Maar het cruciale element bij het ontsnappen aan de zeldzame-aarde-regel van China zijn niet de nieuwe mijnen, maar het herbouwt de expertise en infrastructuur om de kieskeurige metalen te verwerken, zeggen experts.
Prijs oorlog
In 2010 verhoogde China de kosten van zeldzame aardmetalen toen het de export begon te beperken en buitenlandse bedrijven hogere prijzen in rekening bracht. De prijsbubbel veroorzaakte een wereldwijde razernij om aan de controle van China te ontsnappen. Zojuist is in Maleisië een nieuwe verwerkingsfabriek in Australische handen geopend. Anderen zijn gepland in Canada, Europa en Afrika. Verschillende bedrijven proberen ook een Amerikaanse voorraad voor zeldzame aarden te ontwikkelen, sommige met steun van het ministerie van Defensie.
"De zeldzame aarden zijn zeer strategische metalen en vooral van groot strategisch belang voor de defensie-industrie", zegt Curt Freeman, president van Avalon Development Corp. in Fairbanks, Alaska, een mijnbouwadviesbureau. 'Er is een misselijk gevoel in het Congres en het Ministerie van Defensie', zei hij.
In de Verenigde Staten is de Mountain Pass-mijn in Californië in 2010 heropend en zal naar verwachting dit jaar lichte zeldzame aarden produceren. De mijn was ooit 's werelds grootste producent van zeldzame aarden, maar werd in 2002 gesloten vanwege milieuproblemen en dalende prijzen. Een andere mijn wordt voorgesteld in Wyoming, door het Canadese bedrijf Rare Element Resources, maar ondervindt tegenstand van lokale bewoners.
Alaska's nieuwste bron
Een van de grootste zeldzame-aarde-gokken is bij de Bokan-berg in Alaska. Eenmaal gewonnen voor uranium, bevat de granietpiek op Prince of Wales Island rijke aderen van de moeilijker te vinden zware zeldzame-aarde-elementen. Het project krijgt veel steun van de wetgevende macht van Alaska en van nabijgelegen gemeenschappen. Een Canadees bedrijf is van plan het erts te extraheren en het om te zetten in oxiden met een op maat gemaakte verwerkingsfabriek. Daarin ligt de uitdaging.
Ondanks hun naam komen zeldzame aarden eigenlijk veel voor in de aardkorst, hoewel in lage concentraties. De bijnaam is een overblijfsel uit de 19e eeuw, toen onderzoekers de vreemd benoemde elementen ontdekten in zelden gevonden mineralen. De 17 elementen hebben een nauwe affiniteit, met vergelijkbare chemische eigenschappen en atoomgewichten. Bokan Mountain is een van de weinige plekken op aarde met een overvloed aan zware zeldzame-aarde-elementen, die een hoger atoomgewicht hebben. Het is vooral hoog in yttrium, dat in alles voorkomt, van zirconia en sensoren voor autovervuiling tot lasers, raketten en straalmotoren.
Omdat zeldzame aarden vaak allemaal met elkaar in één rots zijn vermengd, vereist het scheiden van de zware zeldzame aarden meestal eerst de lichtere. Dit wordt meestal gedaan met een reeks chemicaliëntanks en oplosmiddelen. Bovendien is er het radioactieve uranium dat moet worden verwijderd. Maar mijneigenaar Ucore zegt dat het een nieuwe technologie voor vaste extractie heeft die dit proces enorm vereenvoudigt. De techniek is gebaseerd op nanotechnologie om onzuiverheden te verwijderen en de zware zeldzame aarden te concentreren in oxiden, aldus Ucore. Het ministerie van Defensie heeft het ertsonderzoek van Ucore in oktober 2012 gefinancierd met een contract.
Kostbare opname
'Het wordt steeds ingewikkelder naarmate we er meer naar kijken', zei Van Gosen.
Gareth Hatch, adviseur van de metaalindustrie, merkt op dat verwerking de grootste hindernis is voor mijnbouwbedrijven met zeldzame aardmetalen.
"Verwerking is de belangrijkste uitdaging voor afzettingen die met name schuin naar de middelste en zware zeldzame aarden lopen, omdat ze een aantal ongebruikelijke mineralen bevatten die nog niet eerder zijn verwerkt", zegt Hatch, oprichter van Technology Metals Research. Hatch helpt bij de ontwikkeling van een bedrijf voor de verwerking van zeldzame aarden in Canada.
De USGS heeft verschillende lopende projecten die de geologie van Bokan Mountain onderzoeken om beter te begrijpen hoe de mineralen zijn verschenen.
"Het idee is om een fundamenteel begrip te ontwikkelen van hoe deze afzettingen in de eerste plaats in de aardkorst ontstaan, en deze te gebruiken om op zoek te gaan naar middelen die het Amerikaanse publiek nodig heeft", zegt Susan Karl, een USGS-geoloog gevestigd in Anchorage.
Ucore-bestuurslid Jaroslav Dostal, emeritus hoogleraar aan de Saint Mary's University in Halifax, Nova Scotia, was hoofdauteur van de Bokan Mountain-studie. Het subsidieprogramma dat de studie financierde, het USGS Mineral Resources External Research Program, heeft in het verleden projecten toegekend aan de particuliere industrie en buitenlandse ontvangers.
Investeren in verwerking
De USGS heeft ook projecten die de geologie van andere zeldzame-aardafzettingen onderzoeken. Sinds 2010 heeft de Tweede Kamer wetgeving ingevoerd om de mijnbouwregels te beteugelen en onderzoek en ontwikkeling op het gebied van zeldzame aarden te financieren, dat de Senaat nog moet passeren. Recycling van zeldzame aardmetalen, wat niet altijd mogelijk wordt gemaakt met high-tech gadgets, is een andere manier om de afhankelijkheid van het Chinese aanbod te verminderen. Eerder dit jaar raadde het ministerie van Defensie aan om $ 120 miljoen aan kritieke zware zeldzame-aarde-elementen op te slaan. Maar experts uit de industrie zeggen dat geld beter kan worden besteed aan het opbouwen van Amerikaanse expertise en infrastructuur voor het verwerken van zeldzame aarden.
"In termen van volledige capaciteit heeft Molycorp wel zijn lichte zeldzame-aarde-scheidingsinstallatie, maar verder is er echt niets in Noord-Amerika", zei Hatch, de brancheadviseur.
"De mogelijkheid om mineralen te verwerken en om te zetten in verbindingen die in hightechapparatuur gaan, is het belangrijkste knelpunt, niet alleen in de Verenigde Staten, maar ook in de wereld", zei hij.
E-mail Becky Oskin of volg haar @beckyoskin. Volg ons @livescience, Facebook & Google+. Origineel artikel over LiveScience.com.
