“ธาตุหายาก” ไม่ใช่เพราะมีน้อย

จากองค์ประกอบสำคัญในเทคโนโลยีที่อยู่ในชีวิตประจำวัน ตอนนี้ “ธาตุหายาก” ยังกลายเป็นอาวุธที่ใช้ต่อสู้กันทางเศรษฐกิจ ในสงครามการค้าระหว่างจีนและสหรัฐฯ ด้วย

“ธาตุหายาก” (Rare Earth) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน เช่น สมาร์ทโฟน แบตเตอรี เส้นใยแก้วนำแสง และแม่เหล็ก ทั้งๆ ที่มีอยู่อย่างเหลือเฝือในเปลือกโลก แต่ด้วยคุณสมบัติทางธรณีเคมี ทำให้ธาตุหายากนั้นอยู่กันอย่างกระจัดกระจาย และไม่เข้มข้นพอที่จะสกัดออกมาได้ในราคาถูก

กระบวนการที่สกัดธาตุหายากออกจากหินนั้นเป็นเรื่องยากมาก เพราะธาตุต่างๆ ในก้อนหินนั้นมีประจุไฟฟ้าเดียวกัน และมีขนาดใกล้เคียงกัน ซึ่งในการสกัดและทำบริสุทธิ์ธาตุหายากนั้น ต้องใช้ขั้นตอนต่างๆ หลายพันขั้นตอน

หากเปิดดูตารางธาตุในวิชาเคมีจะเห็นชื่อของธาตุหายากในอนุกรมแลนทาไนด์ (Lanthanide Series) 15 ธาตุ ได้แก่ แลนทานัม (Lanthanhanum) ซีเรียม (Cerium) พราซีโอดิเมียม (Praseodymium) นีโอไดเมียม (Neodymium) โปรเมเธียม (Promethium) ซามาเรียม (Samarium) ยูโรเปียม (Europium) กาโดลิเนียม (Gadolinium) เทอร์เบียม (Terbium) ดิสโพรเซียม (Dysprosium) โฮลเมียม (Holmium) เออร์เบียม (Erbium) ธูเลียม (Thulium) อิทเทอร์เบียม (Ytterbium) และ ลูเทเทียม (Lutetium) และอีก 2 ธาตุ คือ สแกนเดียม (Scandium) และอิทเทรียม (Yttrium) ที่ไม่ได้อยู่ในอนุกรมนี้ แต่จัดเป็นธาตุหายากเช่นกัน เพราะมักพบในองค์ประกอบแร่เดียวกับที่พบในธาตุแลนทาไนด์ และแสดงคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน

ธาตุหายากนั้นเป็นโลหะจึงมีคุณสมบัติพิเศษหลายๆ อย่าง เช่น ทนความร้อนสูงจัดได้เยี่ยม มีคุณสมบัติแม่เหล็กแรงสูง นำไฟฟ้าได้ดี และเป็นมันเงา ซึ่งเหมาะสำหรับนำไปประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ได้หลากหลาย อีกทั้งยังเป็นธาตุหลักที่ใช้ผลิตสารประกอบเพื่อผลิตวัสดุในชีวิตประจำวัน เช่น หลอดแอลอีดี (LED) เส้นใยแก้วน้ำแสง หลอดฟลูออเรสเซนต์ ตัวเร่งปฏิกิริยา สารประกอบเพื่อควบคุมมลพิษทางอากาศ

สำหรับธาตุหายากที่ถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นประจำ ได้แก่ แลนทานัม ซีเรียม นีโอดีเมียม ซามาเรียม ยูโรเปียม เทอร์เบียม และดิสโพรเซียม และความต้องการธาตุหายากนี้ก็เพิ่มขึ้นตามปริมาณความต้องการใช้อุปกรณ์ที่ต้องพึ่งพาธาตุหายาก โดยข้อมูลจากอุตสาหกรรมการสื่อสารทางไกลนานาชาติ เผยว่า เมื่อปี ค.ศ. 1998 มีการใช้โทรศัพท์มือถือที่ต้องอาศัยแบตเตอรีที่ใช้ธาตุหายากเพียง 5.3% ของจำนวนประชากรทั้งโลก แต่เมื่อถึงปี ค.ศ.2017ปริมาณโทรศัพท์เพิ่มขึ้นเป็น 103.4% โดยประชากรส่วนหนึ่งมีโทรศัพท์มากกว่า 1 เครื่อง

จีนเป็นประเทศที่ผลิตธาตุหายากได้เป็นอันดับหนึ่งของโลก โดยผลิตได้มากกว่า 95% ของปริมาณที่ผลิตได้ทั่วโลก และสหรัฐฯ ก็นำเข้าธาตุหายากจากจีนมากถึง 80% ทั้งที่ก่อนหน้านี้เมื่อประมาณ 30 ปีก่อน สหรัฐฯ และอีกหลายประเทศก็ผลิตธาตุหายากได้ จนกระทั่งถึงช่วงทศวรรษ 1990 ที่จีนเริ่มพัฒนาการผลิตธาตุหายากอย่างจริงจัง ทำให้หลายประเทศไม่สามารถผลิตได้ถูกกว่าจนต้องล้มเลิกไป

(*) จากการประเมินของ สำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาสหรัฐฯ (United States Geological Survey) เมื่อปี ค.ศ.2018 ที่ผ่านมา ทั่วโลกมีธาตุหายากประมาณ 120 ล้านตัน ในจำนวนนั้นเป็นของจีน 44 ล้านตัน บราซิล 22 ล้านตัน และรัสเซีย 18 ล้านตัน (*แก้ไข)

รอยเตอร์ระบุว่า จีนเป็นผู้นำโลกในการส่งออกธาตุหายาก ส่วนหนึ่งมาจากการกล้าเผชิญความเสี่ยงด้านผลกระทบสิ่งแวดล้อมเนื่องจากมีผลพลอยได้เป็นขยะพิษ และกากแร่ก็ยังปล่อยรังสีที่เป็นอันตราย ซึ่งเป็นปัจจัยที่ ทำให้บางประเทศยุติการขุดธาตุหายากของประเทศออกมา

การผลิตแร่หายากยังต้องใช้พลังงานและทรัพยากรในปริมาณมหาศาล และการเร่งขุดแร่หายาก เพื่อตอบสนองความต้องสมาร์ทโฟนรุ่นใหม่ๆ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ นั้น ยังส่งผลให้เกิดการตัดไม้ทำลายป่า รวมถึงมลพิษทางน้ำด้วย