Rijetke zemlje nisu tako rijetke kao što im ime kaže
Novo je doba – lantanoidno doba ili, bolje rečeno, doba rijetkih zemalja. Mnogo se priča o rijetkim zemljama. - kakvi su to metali i gdje se nalaze?

Željezno doba je smijenilo mlađe brončano doba baš kao što je mlađe brončano doba smijenilo ono starije – to smo valjda u školi učili. (No nisu nam rekli, a trebali su, da se u prvom dobu bakar legirao arsenom, a u drugom kositrom.) Željezo je vladalo dvije tisuće godina dok ga u prošlom stoljeću nije zamijenio aluminij i tako smo, negdje s Drugim svjetskim ratom, zakoračili u doba lakih metala, aluminija, magnezija, a uskoro i „čudesnog metala budućnosti“ – titanija.
Da je nastupilo novo doba bilo je svakome jasno. Svatko je mogao razlikovati mjedenu od kamene sjekire. „Ljuta mjed“ je kosila Ahejce i Trojance pod zidinama opsjednutoga grada, no nju je ubrzo pobijedio čelični mač rimskih legionara: novi vojnici nisu kosili „ognjem i mačem“ (kao što se danas malo nespretno prevodi) nego „ferro ignique“ – željezom i vatrom. I novo je, aluminijsko doba došlo u sjaju srebrnastih avionskih trupova i krila, a uskoro i u manje glamuroznom no češće viđenom obliku, obliku kuhinjskog posuđa.
No što je nakon toga slijedilo, nakon doba aluminija, uopće se nije vidjelo. Lantanoidi ili, bolje rečeno rijetke zemlje (jer u tu skupinu osim lantanoida ulaze još skandij, Sc, i itrij, Y) ušle su u naš život posve neprimjetno. Nitko ne vitla sabljom od lantana (La) niti jede iz posuđa od neodimija (Nd), no ako se pravo uzme, tehnološka upotreba tih 17 metala, rijetkih zemalja, mnogo je šira od upotrebe bakra, željeza, pa čak i onih 15 kemijskih elemenata koje, zbog toga što imaju specifičnu težinu manju od 4,5, metalurzi svrstavaju u lake metale.
Okruženi smo magnetima, no oni se ne vide, a i kada se vide ne znamo od čega su napravljeni. To govorim zato što su najjači permanentni magneti napravljeni od slitine željeza s borom i neodimijem. Sastav supermagneta odgovara kemijskoj formuli Fe14Nd2B, s time da joj se može dodati disprozij (Dy) i praseodimij (Pr) – također metali iz skupine rijetkih zemalja – radi zaštite od korozije. Putem permanentnog magneta rijetke zemlje postaju ključna sirovina za proizvodnju i potrošnju energije iz obnovljivih izvora, jer ulaze kao funkcionalni dijelovi u turbine vjetroelektrana i motore električnih automobila. S druge pak strane, rijetke zemlje ne štite samo magnete od korozije. Za cerijev klorid, CeCl3, se našlo da izvrsno štiti aluminij i čelik. Kolika je od njega korist i kolika još može biti, rječito govori podatak da hrđa godišnje izjede vrijednost od četiri bilijuna dolara.
No to je samo početak priče. Kemijski spojevi tih metala su i odlični katalizatori. Tu nam, naravno, prvo na pamet pada katalizator u automobilskom ispušniku, koji sadrži cerij. Tako se, jasno, smanjuje emisija ugljikova monoksida i dušikovih oksida, koji nisu samo nezdravi za čovjeka nego i štetni za okoliš (staklenički plinovi). No katalizatori na bazi rijetkih zemalja mogu se na još jedan način povezati s automobilom, jer cerij (Ce) i lantan (La) ulaze u sastav katalizatora za krekiranje nafte – postupak kojim se povećava udio lakih frakcija (benzina, kerozina) pri preradi nafte.
Kemijski spojevi rijetkih zemalja koriste se kao katalizatori i u proizvodnji polimera, posebice polietilena i poliizoprena (umjetne gume), a kako katalizatori ubrzavaju reakcije u oba smjera, slični se katalizatori mogu koristiti i za depolimerizaciju, drugim riječima za recikliranje plastike. Dodajmo tome da se rijetke zemlje koriste i u medicini – spojevi se gadolinija (Gd) upotrebljavaju kao kontrastno sredstvo u pretragama magnetskom rezonancijom – možemo slobodno reći da smo već dobro zašli u novo doba, doba lantanoida (57La – 71Lu) i njima pridruženih metala.
Pak kad je tako, jasno je da ćemo se kad-tad suočiti s njihovom nestašicom. Nevolja je opet što najviše rijetkih zemalja proizvode dvije zemlje, Kina i Australija. U Europi ih ima samo u Švedskoj, u Lapplandu. Mnogo se radi na njihovom recikliranju, ali – jao! – recikliranje rijetkih zemalja štetno je za okoliš. Sve se metode recikliranja temelje na upotrebi otrovnih kemikalija – od kerozina do organofosfornih spojeva (u čiju klasu pripadaju insekticidi i bojni otrovi) – pa se mnogo nade ulaže u razvoj zelenih tehnologija za izdvajanje rijetkih zemalja iz otpada. Dok to ne dočekamo, ne možemo se nadati boljim rezultatima nego što ih imamo danas, kada se reciklira manje od jedan posto tih metala novog, neoelektričnog doba.
Pa ipak, možemo se tješiti činjenicom da rijetke zemlje nisu tako rijetke kao što im ime kaže. Cerija ima u Zemljinoj kori više od kositra, olova ili bakra, a tulija (Tm) – kojeg ima najmanje – još uvijek ima više od joda. Pa zašto ih onda bije pridjev „rijetke“? Rekao bih da je razlog prije svega povijesni, jer se lantanoidi u prirodi ne pojavljuju u obliku čistih spojeva, nego uvijek u smjesi sa spojevima drugih metala. Formula minerala gadolinita, (Ce,La,Nd,Y)2FeBe2Si2O10, udara me u čelo, kao i svakog čestitog kemičara koji je navikao gledati kemijske spojeve u bočicama na policama kemijskog laboratorija.
Nenad Raos je kemičar, znanstveni savjetnik u trajnome zvanju, koji je radio do umirovljenja 2016. godine u zagrebačkom Institutu za medicinska istraživanja i medicinu rada (IMI). Autor je i koautor oko 200 znanstvenih i stručnih radova iz područja teorijske (računalne) kemije, kemije kompleksnih spojeva, bioanorganske kemije, povijesti kemije i komunikacijskih vještina u znanosti. Bio je pročelnik Sekcije za izobrazbu Hrvatskog kemijskog društva, glavni urednik Prirode te urednik rubrike Kemija u nastavi u časopisu Kemija u industriji; član je društva ProGeo-Hrvatska i Odjela za prirodoslovlje i matematiku Matice hrvatske. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti. Autor je 15 znanstveno-popularnih knjiga, posljednje dvije su „Kemija – muza arhitekture“ (u koautorstvu sa Zvonkom Pađanom) i „Kemičar u kući – kemija svakodnevnog života“.