Metaller fra sjeldne jordarter brukes i alt fra høyttalere og harddisker til elmotorer, vindturbiner og smarttelefoner.
Samtidig er verden på vei mot en mangel på disse sjeldne jordartene.
Fensfeltet ved Ulefoss i Telemark er høyst sannsynlig Europas største forekomst.
Kina kontrollerer
Fensfeltet inneholder mye sjeldne jordarter eller REE (se faktaboks), men det er uenighet om både strategi og verdisetting. Foreløpig har det kun vært tatt prøver ned til 300 meter.
I en statusrapport fra februar i år skriver regiongeolog Sven Dahlgren at «Potensialet har sannsynligvis økt fra mulige store ressurser til mulige enorme ressurser.» EU anslår at det kan være 4,4 millioner tonn REO, oksider av sjeldne jordarter, i Fensfeltet.
Det er tre helt forskjellige vurderinger som møter Teknisk Ukeblad.
- Vi vet ikke nok om konsentrasjonene av sjeldne jordarter til å si at det er utvinnbart. Per i dag er derfor verdien lik null, inntil vi har bedre dokumentasjon. Dette mener regiongeolog Sven Dahlgren og Norges Geologiske Undersøkelser.
- Det er ressurser der, men vi starter med å få kontroll på nedstrømssiden og foredlingen. Først da vil vi vurdere utvinning. Det mener Bård Bergfald som representerer de tre selskapene Fen Minerals, REEtec og Thor Energy.
- Vi kan drive gruve i 100 år og vi leter nå etter finansielle partnere med gruvekompetanse. Vi er klare til å starte utvinning. Det mener Håkon Bredal-Ruud som representerer REE Minerals.
Kina har kontroll over mer enn 80 prosent av verdens produksjon, kanskje nærmere 90 prosent. I 2010 innførte Kina eksportrestriksjoner som ga sterk prisvekst. En rekke land, med USA i spissen, klaget Kina inn for verdens handelsorganisasjon(WTO). Det førte til en dom i 2015 som ledet til at Kina lettet eksportrestriksjonene.
Samtidig gikk Molycorp konkurs, de var USAs eneste produsent av sjeldne jordarter fra Mountain Pass Mine i Mojave-ørkenen. Bostyret skal ha dumpet flere tusen tonn sjeldne jordarter. Sammen med WTO-dommen førte det til at prisene ble mer enn halvert.
Kritisk råvare
Prisene er nå igjen på vei opp og det er bred enighet om at behovet vil øke mer enn tilbudet. Spennet er enormt mellom de 17 forskjellige metallene som hører til gruppen sjeldne jordarter. Billigst er Cesium som i mai kostet 1,8 $/kg mens de som trenger Lutetium må ut med 843 $ for en kilo.
Et bud er nå lagt inn på Mountain Pass Mine av et konsortium bestående av et sveitsisk investeringsselskap eid av en russisk millionær, samt et australsk gruveselskap og amerikanske interesser, skriver nettavisen mining.com. De skriver også at det er anledning til å gi bud til 2. juni og det er ventet en auksjon 6. juni.
Anslag fra 2008 sier det er 20 millioner tonn malm med en andel sjeldne jordarter på 8,9 prosent tilgjengelig i den nå nedlagte gruven. Likevel går verden mot mangel på sjeldne jordarter.
EU har definert de sjeldne jordmetallene som en kritisk råvare, i 2013 startet forskningsprosjektet EURARE som har som formål å utvikle systemer for bærekraftig utnyttelse av europeiske REE-ressurser.
To av de 22 inviterte partnerne i EURARE er norske, det er Norges Geologiske Undersøkelser(NGU) og det er selskapet Fen Minerals som er det ene av to selskaper som sitter med rettigheter til deler av Fensfeltet.
Europas største forekomst
Sjeldne jordarter er et pussig begrep. For det første er de ikke sjeldne, det er mer av dem på kloden enn både av gull og platina – som ikke betegnes som sjeldne. For det annet er de ikke jordarter, men metaller.
Et meget viktig bruksområde er i magneter. Permanentmagneter med neodym er betydelig kraftigere enn uten. Slike magneter brukes i høyttalere, i harddisker, i elmotorer og ikke minst i vindturbiner, som ville blitt altfor store og tunge uten disse legeringene.
Andre viktig bruksområde er i batterier, biler, sparepærer, flymotorer, katalysatorer, kinoprojektorer, røntgen og MR-scannere, tv-er og skjermer. Uten sjeldne jordarter ville ikke smarttelefoner fungert.
Moderne industri har rett og slett gjort seg avhengig av sjeldne jordarter og «det grønne skiftet» blir helt urealistisk uten god tilgang til disse metallene.
Fensfeltet i Telemark er altså høyst sannsynlig Europas største forekomst.
Krever mer detaljerte undersøkelser
– Men for å vite om ressursene er utvinnbare kreves det langt mer detaljerte undersøkelser enn det som er gjort. Mangelen på dokumentasjon medfører at dagens verdi på de sjeldne jordartene i Fensfeltet er null, sier regiongeolog Sven Dahlgren.
Han er kritisk til hvordan dagens regjering og tidligere regjeringer har håndtert Norges mineralressurser. Dahlgren jobber for de tre fylkeskommunene Buskerud, Telemark og Vestfold.
I et utkast til strategiplan for geologisamarbeidet mellom de tre fylkene for 2017 – 19 kommer denne kritikken klart frem:
«Norge har i flere ti-år hatt en mangelfull innsats for å kartlegge ressurser på land. Vi ligger langt etter våre naboland». Videre står det at «Regjeringen Stoltenberg la i mars 2013 frem en nasjonal strategi for mineralnæringen, men den har ikke blitt fulgt opp av regjeringen Solberg. Nasjonalt mangler vi derfor visjoner og en aktiv poltikk for å kunne kartlegg og forvalte mineralressursene effektivt.»
30 dype prøveboringer
Tom Heldal, avdelingsdirektør i NGU, støtter Dahlgren. I revidert nasjonalbudsjett bevilget Stortinget åtte millioner kroner til å bore to 1000 meter dype hull på Fensfeltet.
Det er ikke tilstrekkelig for å kartlegge ressursene, mener geologene, men vil gi en god indikasjon på hva vi har med å gjøre, og følgelig et mye bedre grunnlag for industri som vurderer å investere i mer detaljerte undersøkelser.
– De to hullene vi skal bore på Fensfeltet, gir oss kun et lite gløtt og grunnlag for å lage en kvalifisert gjetning om hva som finnes. Hvis man ønsker å forberede drift, må det bores mye tettere, sier Heldal.
Dahlgren sier at disse to boringene forhåpentligvis vil gi resultater som fører til ytterligere investeringsvilje og undersøkelse av ressursene i feltet.
Heldal legger til at for å starte en metallgruve er det ikke uvanlig å utføre prøveboringer for flere hundre millioner kroner før noen er villige til å investere.
– Det må nok bores et sted mellom 30 og 70 dype hull før vi med sikkerhet kan si hvor mye feltet inneholder og om det er utvinnbart, sier Dahlgren.
- Skattejakt på Den midtatlantiske ryggen: I august går startskuddet for jakten på verdier for 1000 milliarder på norsk sokkel
Klar til gruvedrift
Håkon Breda-Ruud, arbeidende styreformann i det vesle selskapet REE Minerals, ser annerledes på det. Selskapet hans har rettigheter til en liten del av feltet, 700x500 m, 0,35 km2. Han mener at dette lille feltet alene kan dekke hele EUs behov for sjeldne jordarter i flere tiår fremover.
– Da regner jeg bare med det som ligger der vi hittil har boret. Vi har boret ti 200 meter lange hull i 45 graders vinkel, altså om lag 145 meter ned. Geologene vi brukte, danske 21st North, forteller oss at her ligger det nok sjeldne jordarter til at det blir lønnsomt, sier Breda-Ruud.
Han peker på at ingen tidligere har undersøkt grunnen på den delen av feltet, hovedsakelig fordi det ligger under jordbruksland. På området til REE Minerals skal det hovedsakelig være bergarten Rauhaugitt, og de ønskete metallene er ikke jevnt spredt, men samlet i klumper i bergarten.
– Det betyr at vi enkelt, mekanisk og til lave kostnader kan øke andelen sjeldne jordarter i malmen til et mineralkonsentrat med 20 prosent før vi starter den videre kjemiske oppkonsentreringen med påfølgende separasjon i enkeltkomponenter.
Omfattende prosess
I de fleste REE gruver er dette en omfattende prosess der mineralkonsentratet crackes ved at det behandles med sterk syre eller lut ved 5-600 °C. Deretter lakes de sjeldne jordartene ut av det crackede materialet ved hjelp av en syreløsning.
Normalt vil det da følge med betydelige mengder av andre metall-ioner slik som kalsium, aluminium, jern og thorium. Disse fjernes så i egne rensetrinn. En sitter da tilbake med en tilnærmet ren blanding av de 15 sjeldne jordartsmetallene.
Disse er kjemisk meget like og vanskelige å separere. Tradisjonelt blir disse separert ved hjelp av væskeekstraksjon, som ble utviklet på 1960-tallet. Konsentratet tilsettes da i et kar med en blanding av vann, syre og diesel og spesielle ligander i store kar, som så ristes. Dette gjentas mange ganger og etterhvert får man skilt ut de stoffene man ønsker.
En av ulempene er at anleggene som håndterer konsentratene i stor grad er skreddersydde til den enkelte gruve.
– Vi har kartlagt alle. Det er anlegg i Frankrike, Australia, Estland og Malaysia som kan foredle konsentratet fra Fen, sier Breda-Ruud.
- Sunniva Roses doktorgrad: Gir viktig informasjon om thorium som kjernebrensel
Skal finne industriell partner
REE Minerals har nå engasjert konsulentselskapet SRK Consulting til å vurdere gruveløsning samt prosess- og utvinningsmetoder. De skal også komme opp med en plan for massehåndtering, miljø og infrastruktur, se på sosiale konsekvenser og beregne investeringsbehov. Samtidig arbeider to britiske laboratorier med å ta ut rene metalloksider og beregne driftskostnader for dette.
Dette er planlagt ferdig i løpet av sommeren, da kommer et finansielt selskap på banen for å finne en industriell partner med mål om å bygge en gruve og starte drift.
– Det er Alpha Corporate Finance, de har så stor tro på dette at vi har inngått en «no cure – no pay-avtale», sier Bredal-Ruud.
Regiongeolog Dahlgren peker på at bergoverflaten under leireoverdekket er sterkt kupert og at de grunneste forekomstene høyst sannsynligvis ikke kan tas ut.
– Siden dette er jordbruksland vil det ikke være aktuelt med dagbrudd, for gruveganger krever av sikkerhetshensyn at man går dypere, sier han.
Breda-Ruud forteller derimot at geologene deres forsikrer om at en grunn gruve skal være håndterbar.
Først nedstrøms
Fen Minerals som blant annet eies av familien bak Ulefos Jernverk, har foreløpig valgt å ikke prioritere utvinning. Selskapet har tett samarbeid med Scatec og det er opprettet to andre selskaper, det ene er Thor Energy, det andre er REEtec. Bård Bergfald sitter i styrene for alle tre selskapene.
Han tegner et bilde av en industri med gamle separasjonsanlegg med lav kapasitet og høy grad av kinesisk kontroll. Dessuten er mineralkornene i Gruveåsen der Fen Minerals har rettigheter svært små. Dette vanskeliggjør tradisjonell oppkonsentrering.
– Separasjonsteknologien som benyttes i dag, er kostbar og lite miljøvennlig, sier Bergfald.
Dahlgren poengterer at det er to fundamentalt ulike REE-malmer på Fensfeltet de to selskapene arbeider med. Derfor får de også så ulike resultater når det gjelder oppredning, det vil si prosesser som trengs for å utvinne de REE-holdige mineralene.
Tilbake i 2008 ble selskapet Norsk Separasjonsteknologi stiftet. Etter et navneskifte heter det nå REEtec. Selskapet har utviklet en ny metode for separasjon i enkeltkomponenter der industriell kromatografering er en sentral del av teknologien.
REEtec har to ganger mottatt støtte fra Norges forskningsråd, og prosessen er utviklet i tett samarbeid med Universitetet i Oslo. I første runde mottok selskapet 8,2 millioner kroner for et prosjekt fra 2008 til 2012, deretter har de mottatt ytterligere 7,6 millioner for et prosjekt fra 2012 til 2016. Nå sist har de mottatt 35 millioner kroner av Innovasjon Norge til etablering av et industrielt demoanlegg. Til sammen har eierne investert nærmere 80 millioner i ny separasjonsteknologi.
– Denne typen separasjon har tidligere vært demonstrert i analytisk skala, men REEtec har over år videreutviklet og raffinert teknologien slik at den nå fungerer i industriell skala og gir vesentlige fordeler i forhold til væskeekstraksjon, sier Sporstøl.
REEtec velger å holde kortene svært tett mot brystet og ønsker ikke å fortelle om prosessen.
- Kan føre til bærekraftig betong: Nå kan det 2000 år gamle romerske betongmysteriet være løst
Har pilotanlegg
– Det er langt færre trinn i vår prosess enn i den gamle væskeekstraksjonsprosessen, den er ren og miljøvennlig og egner seg godt for automatisering, sier Sigve Sporstøl, administrerende direktør i REEtec.
REEtec har bygget et pilotanlegg på Herøya som startet driften i 2014. Den fasen var så vellykket at det nå skal føres opp et demoanlegg i industriell skala. Det vil kunne produsere 250 tonn i året og vil kreve et areal på 1000 - 1500 m2.
– Vi investerer nær 100 millioner og starter byggingen over sommeren. Hvis det viser seg vellykket, vil vi sannsynligvis plukke det ned etter et par års drift, og deretter føre opp et fullverdig industrianlegg.
Anlegget skal levere oksider av metallene. Sporstøl forteller at de allerede har avtaler med «mange kunder», men han vil ikke ut med hvilke selskaper dette dreier seg om.
– Grunnen til at vi er så tilbakeholdne er at vi regner med at interessen fra våre konkurrenter er stor, og i enkelte land er ikke patenter mye verdt.
– Ingen kan håndtere malmen
Sporstøl ser også for seg at et industrielt anlegg på Herøya vil gi store ringvirkninger. Det vil åpne for videreforedling og avansert kjemisk industri.
Gruppen bak REEtec har et helt annet syn enn REE Minerals og Bredal-Ruud.
– Ingenting fra Fen har verdi før det er konkurransedyktige oppkonsentrerings- og separasjonsanlegg på plass, det er ingen av de eksisterende anleggene som kan håndtere malmen fra Fen, sier Bergfald.
Til tross for at det er mange oppfatninger om fremtiden for malmen i Fensfeltet, mener NGU-direktør Heldal at det er god samfunnsøkonomi å finne ut mer.
– Det er usikkerhet rundt hvilke malmtyper som er mest interessant i området, hvor dypt de går og hvor stort potensial de har for fremtiden. NGU vil i samarbeid med regiongeologen tyne så mye informasjon som mulig fra boringene og andre data som finnes. Det tror vi vil gi et sikrere investeringsgrunnlag for næringslivet når de skal vurdere videre undersøkelser.
Heldal legger til at det er strategisk viktig å lokalisere og finne ut av de muligheter vi har for å produsere disse råstoffene i Europa. Det er i tråd med EU-kommisjonens prioriteringer, så vel som den norske regjeringens.
- Unngår bruk av sjeldne jordarter fra Kina: Disse skal gjøre Honda mindre avhengig av Kina
Fremtidig ressurs – kostbar ventetid
Fensfeltet inneholder også mye thorium i tillegg til sjeldne jordarter som niob og apatitt. Det er både en mulighet og et potensielt hinder for utnyttelsen og industriell drift.
Om det startes gruvedrift på Fensfeltet vil de som driver gruven bli sittende med store mengder thorium. I dag er det ubrukelig og uselgelig. Men det blir klassifisert som lavaktivt radioaktivt avfall. Det betyr at det vil påløpe kostnader for deponering av thoriumet.
Hvis det ikke kan brukes – en gang i fremtiden.
Institutt for Energiteknikk i Halden har i fire år brukt brenselstaver med thorium. Så langt har forsøkene vært meget vellykket. Prosjektleder Margaret McGrath ved Haldenreaktoren bekrefter at alle lettvannsreaktorer kan bruke thorium som brensel uten modifisering eller ombygging.
Brenselstavene er laget av IFE etter oppskrift fra Thor Energy, som også er oppdragsgiver for forsøkene som har vart i fire år. Det betyr at neste år kan Thor Energy søke om tillatelse til å sette en brenselstav laget med thorium inn i et kommersielt fullskala kjernekraftanlegg i full drift.
– Allerede om et par år kan det bli satt i prøvedrift i et kjernekraftverk, sier McGrath.
Øystein Asphjell, administrerende direktør i Thor Energy maner til nøkternhet, og sier det vil gå noen tiår før thoriumbrensel er i vanlig bruk i kjernekraftverk.
– Når man utvinner sjeldne jordarter, er det tilnærmet gratis å skille ut thorium, så det vil ikke gå rett i slagghaugene. Det naturlige vil være å lagre det for fremtidig salg. Men Thor Energy skal verken utvinne, kjøpe eller selge thorium. Vi utvikler teknologien som vi skal lisensiere.
Det er 10 anlegg i dag som fremstiller brenselstaver for 440 kjernekraftverk. Samtlige av dem kan bruke thorium i produksjonen.
- I oktober kom nyheten om at atomreaktoren måtte stenge: Så strømmet oppdragene inn
