Stačí jediný záblesk.
Tak podle Jamese Toura mohou Spojené státy čelit čínské dominanci ve vzácných zeminách.
Vše, co potřebuje, jsou vyřazené elektronické přístroje – a těch mají Spojené státy celé hory. A právě za využití tohoto odpadu chemik a nanotechnolog z Riceovy univerzity vyvinul způsob, jak rychle získávat kovy vzácných zemin.
„Můžeme vytáhnout jeden kov a pak další,“ řekl deníku Epoch Times. „Je to opravdu tak jednoduché.“
Tourův postup je tzv. bleskové ohřívání Jouleovým teplem (flash Joule heating) – extrémně rychlé zahřátí materiálu na tisíce stupňů, při kterém se kovy odpaří. A při smíchání s chlórem se tyto páry mění na chloridy, které se uvolňují při různých teplotách.
Technika funguje stejně jako žárovka: elektrický proud prochází surovinou, vysvětlil Tour. Zatímco žárovka vede stabilní proud a vytváří nepřetržité světlo, při zpracování kovů energie přichází v krátkých pulzech, které během milisekund vyženou teplotu vzhůru.
„Kovy lze recyklovat donekonečna,“ řekl.
A zatímco tradiční postupy destilace kovů jsou podle něj „nepořádné“, jeho řešení staví na jednoduchosti – „prostě to proženete zábleskem a je hotovo“.
Rychlost je nyní důležitější než kdy dřív. Spojené státy závodí s časem, aby obnovily domácí produkci vzácných zemin – například i kvůli čínské hrozbě z října, kdy Peking varoval před drastickým omezením přístupu právě k nim.
Washington má v ruce jednoroční příměří, a jen krátké časové okno na to, aby náskok dohnal. Zprovoznění nového dolu totiž trvá až 15 let.
Tour říká, že jeho technologie by Spojené státy dostala na rychlejší cestu.
„Dalo by nám to plán, jak se stát nezávislými,“ uvedl.
„Můžete to rozjet za pár desítek milionů dolarů. Na tento typ výroby to není mnoho.“
Spojené státy ztratily dominantní postavení ve prospěch Číny
Vzácné zeminy – podskupina 17 kritických minerálů – jsou nezbytnou součástí elektromobilů, větrných turbín, chytrých telefonů i armádních raket.
Čína se v současnosti nachází ve středu celého tohoto zásadního výrobního řetězce. Podle dat Mezinárodní energetické agentury konkrétně vyrábí více než 90 procent světových magnetů ze vzácných zemin. U některých prvků, jako je samarium používané v bojových letounech či jaderných reaktorech pro jeho vysokou tepelnou odolnost, je dokonce jediným světovým dodavatelem.
Tato dominance je výsledkem desetiletí strategických investic, štědrých státních dotací a agresivní manipulace s trhem, která dusila zahraniční konkurenci.
Neuvědomili jsme si, že prodáváme něco, co je pro naši zemi nesmírně důležité.
James Tour,
chemik a nanotechnolog,
Riceova univerzita
Svoji roli sehrála i některá rozhodnutí učiněná ve Spojených státech.
Do roku 1991 byl tento stát předním producentem minerálů vzácných zemin a důl Mountain Pass v Kalifornii tehdy zásoboval většinu světa. Kvůli ekologickým problémům byl však následně na dlouhé roky uzavřen – a stalo se tak právě v době, kdy začala posilovat čínská pozice.
Navzdory námitkám Pentagonu americká vláda v roce 1995 schválila prodej tehdejšího lídra v oblasti magnetů ze vzácných zemin, společnosti Magnequench, přední čínské skupině – čímž fakticky předala Pekingu kritickou obrannou technologii i výrobu.
V roce 2004 Magnequench uzavřel svůj závod v Indianě a přenesl výrobu do Číny. A Peking následující rok vzápětí zavedl daně na vývoz surovin vzácných zemin.
O dvacet let později jsou tak Spojené státy závislé na čínských minerálech.
„Neuvědomili jsme si, že prodáváme něco, co je pro naši zemi nesmírně důležité,“ řekl Tour.
Od odpadu k pokladu
Už v roce 1976 měly Spojené státy zákon upravující likvidaci elektronického odpadu.
V následujících letech také rychle narůstající množství elektronického odpadu vytvořilo celý recyklační průmysl, který s tím dodnes těžko drží krok. Podle OSN jde nyní o nejrychleji rostoucí typ odpadu, který přibývá pětkrát rychleji, než jaké jsou kapacity recyklace.
Skutečný důvod, proč je odpad odpadem, není ten, že by byl špatný, ale že jej nelze použít.
Lucas Eddy,
Flash Metals USA
Spojené státy v roce 2022 vyprodukovaly 7,2 milionu tun elektronického odpadu – jde o zhruba jednu osminu světového celku, vyplývá z nejnovějších údajů OSN. To odpovídá přibližně 21 kilogramům na jednoho Američana.
„Máme tu ty hory hlušiny, které můžeme znovu využít, a zároveň nekonečné hory desek plošných spojů,“ řekl Tour.
Podle Toura by jejich metoda mohla tento narůstající odpadový chaos vyčistit – a proměnit jej v „poklad“.
Lucas Eddy, manažer technologického rozvoje texaské pobočky Metallia Flash Metals USA, uvedl, že nyní vidí, jak se tato myšlenka uvádí do praxe.
„Skutečný důvod, proč je odpad odpadem, není ten, že by byl špatný, ale že jej nelze použít,“ řekl deníku Epoch Times.
A právě tady podle Eddyho září metoda bleskového ohřívání Jouleovým teplem, kterou jeho texaský závod licencoval za účelem získávání kovů.
Staré technologie v novém světle
Jouleovo ohřívání – tedy vedení elektrického proudu vodičem za účelem vytvoření tepla – je známé už od 40. let 19. století. Dnes je součástí každé domácnosti: v toustovačích, elektrických topidlech, troubách či fénu.
Až dosud však nikoho nenapadlo využít ho k recyklaci elektronického odpadu.
První impuls přišel poté, co Tourův tým četl vědecký článek o použití techniky bleskového ohřívání Jouleovým teplem k výrobě kovových nanočástic.
Výzkumníci tuto techniku nejprve otestovali na uhlíku a zjistili, že jde o rychlou a levnou cestu k výrobě vysoce kvalitního grafenu. To vedlo k tomu, že začali zkoumat její potenciál při získávání tolik potřebných kovů vzácných zemin.
Eddy, absolvent Tourovy laboratoře z roku 2025, se k projektu připojil začátkem roku 2021 právě ve chvíli, kdy tato nová změna směru začínala.
„Je to opravdu živá chemie v akci,“ řekl. „Vidíte, jak z toho vycházejí celé duhy barev.“
Každá změna barvy představuje jeden kovový prvek, který se oddělil. Vzácné zeminy – obvykle jako látky s jedním z nejvyšších bodů varu – se podle něj uvolňují až jako poslední, často jako bílý prášek.
Projekt zaujal Agenturu pro pokročilé obranné výzkumné projekty (DARPA), která je požádala, aby metodu učinili průmyslově využitelnější, uvedl Tour. Tým v rámci federální zakázky poté pracoval na snižování bodů varu, experimentoval s fluoridy a různými formami chlóru, až nakonec sáhl po chlorovém plynu.
Tento krok byl podle Eddyho „revoluční“.
Přeměna kovů na chloridy tuto mezifázi obchází, zatímco ultrarychlé zahřívání a chladnutí navíc snižuje spotřebu energie až o 87 procent, uvádí studie, u které je Tour spoluautorem.
Dosavadní recyklace elektroniky se totiž převážně opírá o máčení komponentů v silných kyselinách – což je postup, který vytváří velké množství toxických chemikálií. Alternativou je zahřívání materiálu v pecích, tedy energeticky náročný proces vyžadující vysoké počáteční investice a dodatečné čištění.
Přeměna kovů na chloridy tuto mezifázi obchází.
Ultrarychlé zahřívání a chladnutí navíc snižuje spotřebu energie – až o 87 procent, uvádí studie, u které je Tour spoluautorem, a která vyšla koncem září v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
„Je to mnohem čistší a mnohem rychlejší,“ řekl Tour.
„Sen každého vědce“
Technika má široké environmentální využití i mimo kovy vzácných zemin.
Výzkumníci ji použili k odstranění toxických kovů z červeného kalu, vedlejšího produktu výroby hliníku. Po jejich odebrání zůstává materiál bohatý na hliník, který lze použít do keramických obkladů nebo vrátit zpět do běžného hliníkového výrobního cyklu.
Zlatníci je oslovili kvůli zlatu obsaženému v elektronice a další měli zájem o vysoce čisté sklo z mobilních telefonů poté, co z něj pomocí techniky získali lithium, uvedl Tour.
Dokonce i plastové součásti desek plošných spojů mohou být užitečné, řekl. Při vysokých teplotách se plasty rozkládají na oxid uhelnatý a vodík – zdroj paliva a základní stavební kámen chemické výroby.
V rámci sledovaného procesu podle Toura vzniká jen minimum odpadu.
„Je to velké vítězství pro naši zemi. Velké vítězství pro životní prostředí a doufejme, že také velké vítězství pro investory,“ uvedl.
Tým zatím stále optimalizuje systém regulace teploty, aby zvýšil čistotu kovů. Ale i to, co už mají, má své kupce.
V září Pentagon přidělil společnosti Metallium zakázku první fáze (zakázka, která se zejména soustředí na ověření možností a potenciálu, pozn. red.) na destilaci kritického minerálu galia z odpadních proudů.
Komerční závod firmy nedaleko Houstonu má zahájit výrobu na počátku roku 2026. Tour uvedl, že cílem je do ledna zpracovávat jednu tunu desek plošných spojů denně a do září dvacet tun denně. V plánu jsou také dvě další místa – v Massachusetts a ve Virginii.
Když Tour svůj nápad představil skupině generálů NATO, jeden z nich se podle něj postavil a řekl: „Tohle zabrání válkám.“
„Většina válek se vede kvůli zdrojům – kvůli vodě, ropě, minerálům,“ řekl Tour. „Lidé o to bojují, a kvůli tomu se zabíjejí.“
Od Asie přes Austrálii až po Saúdskou Arábii buduje prezident Donald Trump koalici, která má po celém světě čelit čínskému sevření kritických minerálů.
Tour říká, že je nadšený, když vidí, jak se jeho inovace mění v potenciální nástroj národní bezpečnosti.
„Moci vyřešit kritický problém země – to je něco jako sen každého vědce.“
–ete–
