Скандий, связанный с алюминием, создает сплавы, которые в конструкциях словно бросают вызов законам гравитации.
За каждым небоскрёбом или мостом скрывается своего рода почти неизвестная химическая магия. Это редкоземельные элементы — минералы с названиями, похожими на научную фантастику: неодим, диспрозий, иттрий. Их применение выходит далеко за рамки технологий и охватывает также современную архитектуру.
Редкоземельные элементы: обманчивое название
Называть эти минералы «редкоземельными» — всё равно что говорить, что воздуха мало: на самом деле они существуют в изобилии (то есть они не так уж редки), но их извлечение и концентрация требует терпения ювелирного мастера. Названные так в XIX веке из-за своих необычных минеральных форм, сегодня мы знаем, что настоящая сложность заключается не в их поиске, а в освобождении от пород, которые их удерживают.
Мировые запасы и производство редкоземельных элементов
Мировые запасы редкоземельных элементов составляют примерно 130 миллионов метрических тонн (MT), из которых треть находится в Китае (44 миллиона MT). За ним следуют Вьетнам и Бразилия, оба с более чем 21 миллионом MT. Фактически, Китай является крупнейшим производителем этих стратегических минералов в мире (240 000 MT в 2023 году), значительно опережая США (43 000 MT).
Свойства редкоземельных элементов в архитектуре
Представьте стекло, которое само решает, сколько тепла пропускать. Именно это достигается благодаря неодиму (Nd) и празеодиму (Pr), которые интегрируются в стекла умных зданий. Эти элементы селективно поглощают определенные длины волн, такие как ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, улучшая качество света внутри помещений и снижая теплопередачу. Таким образом, они повышают энергоэффективность зданий. Например, в башне Iberdrola в Бильбао, Испания, эти элементы снижают энергопотребление почти вдвое.
С другой стороны, европий (Eu) обладает способностью превращать электрический ток в теплый и эффективный свет. Он используется, например, для освещения улиц и больниц, потребляя лишь часть энергии, необходимой старым лампочкам.
В строительстве конструкций скандий (Sc), связанный с алюминием, создает сплавы, которые бросают вызов законам гравитации: легкие, почти как воздух, но обладающие такой прочностью, что становятся незаменимыми в таких проектах, как Бурдж-Халифа в Дубае, ОАЭ.
Наконец, иттрий (Y) укрепляет керамику и стекло, делая эти материалы устойчивыми к десятилетиям кислотных дождей и палящего солнца без потери своей целостности.
Проблемы использования редкоземельных элементов
Но, как и всё в жизни, добыча редкоземельных элементов имеет свою тёмную сторону: это грязный процесс, буквально оставляющий шрамы на ландшафте и нарушающий экологическое равновесие. Шахты Баян-Обо во Внутренней Монголии, Китай, или горы Пасс в Калифорнии, США, являются примерами: искусственные озера, полные токсичных химикатов, лунные пейзажи… Кроме того, эти минералы стратегически важны и часто фигурируют в текущих или потенциальных геополитических конфликтах.
Однако, несмотря на то, что спрос на редкоземельные элементы продолжает расти, в Европе проекты, такие как Urban Mine, приносят луч надежды. Этот проект направлен на извлечение этих минералов из выброшенных электронных устройств. Одновременно лаборатории по всему миру экспериментируют с альтернативами, такими как графен.
Рауль Сориано, старший специалист по моделированию Отдела архитектуры Amusement Logic
