Pametni telefoni, računalniki, električna vozila in vetrne turbine imajo nekaj skupnega – vgrajene imajo elemente, ki jih imenujemo redke kovine ali redke zemeljske kovine. Med njimi so neodim, terbium, lantan, itrij in številni drugi. Čeprav izraz “redke” ni povsem natančen – v zemeljski skorji jih je več kot zlata – so problematične zato, ker se nahajajo v nizkih koncentracijah in jih je težko izkopavati.

Kitajska danes obvladuje več kot 60 odstotkov svetovne proizvodnje teh kovin, kar pomeni, da so številne države odvisne od enega vira. Ta geopolitična odvisnost odpira vprašanje: kaj se zgodi, če bi dostop postal omejen? In še pomembneje: ali je sploh mogoče razviti elektroniko, ki ne temelji na redkih kovinah?

Raziskave novih materialov

Ena od poti je iskanje nadomestkov. Raziskovalne skupine po svetu preučujejo materiale, ki bi lahko prevzeli vlogo redkih kovin v elektroniki. Med obetavnimi so t. i. perovskiti, kristali, ki se že uporabljajo pri razvoju novih sončnih celic. Nekateri perovskiti kažejo lastnosti, primerljive z redkimi kovinami, zlasti pri magnetnih in optičnih funkcijah.

Druga možnost so organski polprevodniki, ki temeljijo na ogljiku. Čeprav so manj stabilni, se njihova zmogljivost hitro izboljšuje. Z njimi že izdelujejo tanke zaslone in svetleče diode (OLED), prihodnje aplikacije pa bi lahko segale tudi do baterij in mikroprocesorjev.

Recikliranje kot del rešitve

A morda se odgovora ne skriva le v novih materialih, temveč tudi v ponovni uporabi obstoječih. Trenutno se reciklira manj kot 20 odstotkov redkih kovin iz odpadne elektronike. Glavni razlog je, da je njihovo pridobivanje iz naprav zahtevno in drago. Vendar se v laboratorijih razvijajo nove metode, ki omogočajo učinkovitejše ločevanje teh elementov.

Če bi uspeli vzpostaviti zaprt krogotok – t. i. krožno gospodarstvo –, bi lahko zmanjšali pritisk na rudarjenje in geopolitične odvisnosti. Nekatere evropske države že vlagajo v centre za recikliranje, saj vedo, da bo povpraševanje po teh materialih le še raslo.

Elektronika brez kovin?

Radikalnejši pristop pa postavlja še drznejše vprašanje: ali lahko tehnologijo zasnujemo tako, da kovin sploh ne potrebujemo? Raziskave na področju kvantnih materialov kažejo, da je možno ustvariti nove oblike prevodnosti, ki temeljijo na popolnoma drugačnih principih kot klasična elektronika.

Eden od primerov so grafen in druge 2D-strukture, ki so izjemno tanke, lahke in električno prevodne. Čeprav so še daleč od množične uporabe, že kažejo, da prihodnost elektronike ne bo nujno vezana na iste materiale kot danes.

Geopolitični in okoljski vidik

Ne gre zanemariti, da pridobivanje redkih kovin prinaša resne okoljske posledice. Rudarjenje povzroča erozijo, onesnaženje voda in tla, pogosto pa se dogaja v državah, kjer so okoljski standardi nizki. Poleg tega je rudarjenje energetsko potratno.

Iskanje alternativ je zato več kot le gospodarsko vprašanje – gre za poskus, kako zmanjšati vpliv na okolje in hkrati zagotoviti bolj enakomerno razporeditev virov. V tem smislu je razvoj elektronike brez redkih kovin tudi moralni in trajnostni izziv.

Kje smo danes?

Industrija se trenutno nahaja v prelomnem trenutku. Popolna odpoved redkim kovinam še ni realna, saj jih potrebujemo v številnih ključnih aplikacijah. Toda kombinacija treh pristopov – novih materialov, boljšega recikliranja in inovativnih tehnologij – kaže pot naprej.

Velika podjetja, kot sta Apple in Tesla, že vlagajo v raziskave, kako zmanjšati uporabo teh kovin v svojih izdelkih. Evropska komisija je medtem vzpostavila strateške programe, ki spodbujajo recikliranje in iskanje alternativ.