Celosvětová roční produkce
Oxid skandia
Tajemství lehkých, svařitelných slitin
Co je to oxid skandia?
Ve své základní formě je oxid skandia měkký, stříbřitě bílý lehký kov. Většinou se vyskytuje jako vedlejší produkt při zpracování uranových rud nebo jiných vzácných zemin. Oxid skandia se používá všude tam, kde jsou zapotřebí obzvláště tvrdé a zároveň velmi lehké slitiny. Ty se používají při konstrukci lehkých automobilů a jízdních kol, stejně jako v letectví. Slitina hliníku a oxidu skandia „odlehčuje“ letadla o 15 až 20 procent ve srovnání s modely běžnými na trhu. V čínském automobilovém průmyslu se slitiny hliníku a skandia stále více stávají standardem. Evropa se v současné době ještě zdráhá příliš výrazně investovat do oxidu skandia, protože tuto vzácnou zeminu lze získat pouze z několika málo zemí. V dlouhodobém horizontu se však evropský, a tedy i německý automobilový průmysl nebude moci obejít bez tohoto lehkého kovu, pokud chce držet krok s Čínou.
Kdo rád chodí na fotbalové stadiony, už zná další vlastnost oxidu skandia: jeho schopnost svítit (v reflektorech). A v neposlední řadě skandium přispívá i k ochraně životního prostředí
- Palivové články s pevným oxidovým elektrolytem využívající tento prvek vzácných zemin snižují uhlíkovou stopu při výrobě elektřiny.
Hlavní oblasti použití
- Osvětlovací soustavy
- Lehké slitiny pro letectví, kosmonautiku a automobilový průmysl
- Palivové články s pevným oxidovým elektrodovým systémem
- Nástroje pro řezání laserem
- Magnetická paměťová média
- Obrazovky počítačů a televizorů
- Palivové články s pevným oxidovým elektrolytem
- Elektrolýzéry pro výrobu zeleného vodíku
- Vysokoteplotní supravodiče
Fakta o oxidu skandia
Roční objem těžby na celém světě
Díky obnovitelným zdrojům energie by se spotřeba v roce 2040 mohla zvýšit na 72 tun
Pro úspěch energetické transformace je oxid skandia nepostradatelný, protože je potřebný pro elektrolýzu zeleného vodíku. Stejně jako platina se totiž používá v elektrolýzerech, a je tak nepostradatelným klíčovým minerálem při výrobě vodíku. Oxid skandia se navíc používá v palivových článcích s pevným oxidovým elektrolytem (SOFC) a při elektrolyze s pevným oxidovým elektrolytem (SOEL) vykazuje lepší vodivost a nižší provozní teploty.
Společnost Bosch plánuje zahájit sériovou výrobu palivových článků s pevným oxidem od roku 2024. V rámci několika pilotních projektů se společnosti již nyní podařilo výrazně snížit emise CO2. V Salzgitteru podniká společnost v rámci jednoho projektu velké pokroky při testování decentralizovaného a ekologického zásobování energií pomocí palivových článků s pevným oxidovým elektrolytem. Palivové články lze provozovat na zemní plyn, biometan a v budoucnu také na zelený vodík. Tímto způsobem ekologicky vyrábějí elektřinu a teplo, přičemž dosahují elektrické účinnosti 60 % a při zohlednění vznikajícího tepla celkové účinnosti 85 %. Účinnost je měřítkem efektivity a představuje poměr mezi vyrobenou elektrickou a tepelnou energií a energií použitého paliva.
Celosvětová produkce skandia se pohybuje mezi 20 a 30 tunami ročně. Vzhledem k masivnímu rozvoji obnovitelných zdrojů energie se však pro rok 2040 předpokládá nedostatek v dodávkách ve výši přibližně 740 % roční produkce z roku 2018. Konzervativní odhady poptávky po oxidu skandia pro zelenou energii v roce 2040 se pohybují mezi 34 a 72 tunami, pokud se použije jak oxid skandia, tak yttrium. Scénář „business as usual“ by vedl k roční produkci 38 tun v roce 2030, pokud by se roční nárůst i nadále udržel na současné úrovni.
Těžba a získávání
V současné době pocházejí z Číny, Ukrajiny a Ruska. I na dně Severního ledového oceánu se nacházejí obrovské železo-manganové krusty, které obsahují oxid skandia – což je potenciální zdroj pro budoucnost. V současné době je však trh se skandiem ještě příliš malý na to, aby se tyto manganové konkrece, ležící v hloubce 1 600 až 3 000 metrů, vytěžily. V malých množstvích se tato vzácná zemina vyskytuje až v 800 minerálech. Většina se získává při těžbě thortveititu, ale také při těžbě euxenitu, gadolinitu, skandium-ixiolitu, bazzitu a kolbekitu. Skandium často vzniká také jako vedlejší produkt při výrobě uranu, například v Kazachstánu, Rusku a na Ukrajině. V Rusku vzniká z apatitu a, stejně jako v případě těžebních projektů společnosti Rio Tinto v Austrálii, také při výrobě hliníku z červeného kalu vznikajícího při těžbě bauxitu. Na Filipínách se navíc oxid skandia těží společně s niklem. Většina oxidu skandia však pochází z Číny.
Rostoucí trhy
- Osvětlovací systémy
- Hliníkovo-skandiumové slitiny pro lehká letadla, automobily a jízdní kola
- Palivové články s pevným oxidem (SOFC)
- Elektrolýzéry pro výrobu zeleného vodíku
- Laser
- Magnetická úložiště dat (např. pevné disky)
- Obrazovky počítačů a televizorů
- Přísady v katalyzátorech
Zajímavý fakt:
Mezinárodnímu výzkumnému týmu se pomocí oxidu skandia podařilo položit základ pro novou generaci atomových hodin. Místo toho, aby jako časovač používali rezonanci atomů cesia nebo stroncia ozářených mikrovlnami, jak tomu bylo dosud, sázejí vědci na rezonanci atomových jader oxidu skandia. Atomové hodiny dosahovaly již dříve přesnosti jedné sekundy za 15 miliard let a byly tak nejpřesnějšími měřidly času na světě. Nové skandiumové hodiny však představují další obrovský skok: jejich přesnost dosahuje jedné sekundy za 300 miliard let. Pro notorické opozdilce tedy už neexistuje žádná výmluva.
