अमेरिका आणि युक्रेन सध्या एक नैसर्गिक संसाधन करार करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. यामुळे अमेरिकेला गुंतवणुकीच्या बदल्यात युक्रेनच्या आत्तापर्यंत न वापरल्या गेलेल्या पृथ्वीवरील दुर्मीळ खनिज संपत्तीचा (रेअर अर्थ मिनरल्स) लाभ मिळेल.
ग्रॅफाईट, लिथियम, युरेनियम आणि पृथ्वीवरील दुर्मीळ खनिजे म्हणून ओळखली जाणारी १७ रासायनिक मूलद्रव्ये देशाचा आर्थिक विकास आणि राष्ट्रीय सुरक्षेसाठी महत्त्वाची असल्यामुळे अमेरिकेला ती हवी आहेत. युक्रेनमध्ये या दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचे महत्त्वाचे साठे आहेत. या पार्श्वभूमीवर दुर्मीळ खनिज संपत्तीचे जगभरातील देशांतील प्रमाण, त्यांचे महत्त्व व उपयोगाचा हा वैज्ञानिक लेखाजोखा...
पृथ्वीवर अॅल्युमिनियम (Al), लोह (Fe) आणि तांबे (Cu) यांसारखी काही धातू मूलद्रव्ये तुलनेने मुबलक प्रमाणात आहेत. मात्र आपल्या आधुनिक तंत्रज्ञानाला चालना देणारी स्कँडिअम (Sc), लँथॅनम (La) आणि सेरिअम (Ce) यांसारखी अनेक दुर्मीळ मूलद्रव्ये कमी प्रमाणात आहेत. परंतु तरीही खऱ्या अर्थाने ती ‘दुर्मीळ’ नसतात.
ती निश्चितच आपल्याला सर्वांत जास्त परिचित असलेल्या सोने (Au) या मौल्यवान धातू मूलद्रव्याइतकी दुर्मीळ नाहीत. दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे प्रत्यक्षात त्यांच्या नावांप्रमाणे दुर्मीळ नाहीत. याउलट ती पृथ्वीच्या कवचात जस्त आणि शिसे यांसारख्या काही प्रचलित मूलद्रव्यांपेक्षाही जास्त प्रमाणात आढळतात.
दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्ये (रेअर अर्थ एलेमेंट्स) पृथ्वीवर विखुरलेली असतात आणि ती त्यांच्या मूलभूत अवस्थेत किंवा दुर्मीळ पृथ्वी संयुगे (रेअर अर्थ कंपाउंड्स) म्हणूनदेखील दिसून येत नाहीत. ती सामान्यतः बेसाल्ट, ग्रॅनाइट, नीस, शेल आणि सिलिकेटसारख्या खडकांच्या रचनेत संमिश्र दुर्मीळ पृथ्वी संयुगांच्या स्वरूपात अस्तित्वात असतात, ज्यामुळे विविध प्रकारची दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे तयार होतात.
दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे म्हणजे काय?
दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे दुर्मीळ असतात कारण अशी खनिजे बनविणाऱ्या दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्यांमध्ये अद्वितीय भू-रासायनिक गुणधर्म असतात, जे त्यांना सहजपणे खनिजे तयार करण्यापासून रोखतात. यामुळेच सामान्यतः ही खनिजे मोठ्या आणि खाणकामासाठी पुरेशा केंद्रित असलेल्या साठ्यांमध्ये आढळत नाहीत. म्हणूनच त्यांना ‘दुर्मीळ’ पृथ्वी खनिजे असे म्हटले जाते.
सर्वसाधारणपणे, बहुतेक मूलद्रव्ये प्रत्येक प्रकारच्या दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांमध्ये आढळतात, परंतु वेगवेगळ्या खनिजांमध्ये त्यांचे वितरण लक्षणीयरीत्या बदलते. आतापर्यंत, तीसहून अधिक देश आणि प्रदेशांमध्ये सुमारे २५० दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे आढळली आहेत. सुदैवाने, काही देशांमध्ये दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचे खूप मोठे साठे आहेत.
दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचे खाणकाम आणि उत्खनन पूर्वी प्रामुख्याने दक्षिण आफ्रिका, भारत आणि ब्राझीलमध्ये चालत असे. १९६०च्या दशकात, कॅलिफोर्नियातील माउंटन पास येथील खाणीमुळे अमेरिका जगातील सर्वांत मोठा दुर्मीळ पृथ्वी खनिज उत्पादक देश बनला. त्यावेळी तो जगातील सर्वांत मोठा दुर्मीळ पृथ्वी खनिज साठा होता.
ही परिस्थिती १९९०च्या दशकाच्या सुरुवातीपर्यंत चालू राहिली आणि त्यानंतर चीनने मोठ्या प्रमाणात दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचे उत्पादन सुरू केले आणि चीनने दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचा प्रमुख पुरवठादार म्हणून अमेरिकेची जागा घेतली.
‘यू.एस. भूगर्भीय सर्वेक्षण, २०२१’नुसार, चीनकडे दुर्मीळ पृथ्वी खनिजांचे आज सर्वांत मोठे साठे आहेत, जे जगातील एकूण साठ्यापैकी ३६.६७ टक्के आहेत. चीन जगातील सर्वांत मोठा दुर्मीळ पृथ्वी खनिज उत्पादक देश देखील आहे, जो जगातील या खनिजांच्या एकूण गरजांपैकी सुमारे ६० टक्के गरजा भागवतो.
अनेक उपकरणांत उपयोग
पृथ्वीवर आढळणाऱ्या मूलद्रव्यांच्या आवर्त सारणीमध्ये ही दुर्मीळ मूलद्रव्ये ‘लँथानाइड्स’ नामकरण केलेल्या मूलद्रव्यांचा समूह म्हणून दाखविलेली असतात. दुर्मीळ मूलद्रव्य गटांत यट्रियम (Y) आणि स्कॅन्डियम (Sc) ही मूलद्रव्ये देखील समाविष्ट आहेत, कारण या सर्व मूलद्रव्यांमध्ये समान रासायनिक वैशिष्ट्ये आहेत.
मूलद्रव्यांच्या गुणधर्मानुसार त्यांची मांडणी करून तयार केलेली सारणी म्हणजेच आवर्तसारणी होय. मूलद्रव्य म्हणजे एक शुद्ध पदार्थ जो अणूंनी बनलेला असतो आणि त्यात सर्व अणूंमध्ये समान संख्येने प्रोटॉन असतात. मूलद्रव्ये ही सर्व पदार्थांची मूलभूत रचना आहेत.
जरी आवर्त सारणीवरील जवळजवळ सर्व मूलद्रव्ये पृथ्वीच्या कवचात (Crust) उपस्थित असली तरी, त्यांची निरपेक्ष विपुलता खूप बदलती आणि परिवर्तनशील आहे. आपण हजारो वर्षांपासून लोखंड, अॅल्युमिनियम आणि तांबे यांसारख्या धातू मूलद्रव्यांचा मोठ्या प्रमाणात वापर करीत आलो आहोत.
मात्र आपण पॅलेडियम, प्लॅटिनम या मौल्यवान मूलद्रव्यांचा आणि स्कॅन्डियमसारख्या दुर्मीळ धातूंचा कमी प्रमाणात वापर करतो. आज, डिजिटल तंत्रज्ञान आणि अक्षय ऊर्जेच्या युगात, महत्त्वाच्या औद्योगिक उपयोजनांत वापरल्या जाणाऱ्या मूलद्रव्यांच्या (धातू आणि अधातू) प्रकारांनी आणि संख्येने जवळजवळ संपूर्ण आवर्तसारणी व्यापून टाकली आहे.
उदाहरणार्थ, सौर पॅनेल (कॅडमियम, टेल्युरियम, सेलेनियम, इंडियम, गॅलियम), पवन ऊर्जा निर्मिती संयंत्र (Turbine) आणि पारंपरिक कार (नियोडायमियम, प्रासियोडायमियम, डिस्प्रोसियम) आणि पारंपारिक कारमधील उत्प्रेरक कन्व्हर्टर (प्लॅटिनम, लँथेनम, सेरियम) ही त्यांच्या अद्वितीय किंवा असाधारण कार्यात्मक गुणधर्मांमुळे असामान्य मूलद्रव्ये वापरणाऱ्या उपकरणांची उदाहरणे आहेत. पृथ्वीवरील दुर्मीळ मूलद्रव्ये त्याचाच एक महत्त्वाचा भाग आहेत.
दुय्यम दुर्मीळ खनिजे
आधी सांगितल्याप्रमाणे, पृथ्वीच्या कवचात दुर्मीळ खनिजे किंवा मूलद्रव्ये विशेषकरून ‘दुर्मीळ’ नसतात, परंतु त्यांचे आर्थिक साठे दुर्मीळ असतात. ती अनेक प्रकारच्या भूगर्भीय पर्यावरणांत आढळतात. काही पृथ्वीच्या अंतरंगातील खूप खोलीवरून पृथ्वीच्या कवचात घुसली आहेत ज्यांना ‘प्राथमिक’ मानले जाते, तर काही रासायनिक आणि प्राकृतिक विदारणामुळे (Weathering) तयार होतात आणि त्यांना ‘दुय्यम’ दुर्मीळ खनिजे म्हटले जाते.
दुय्यम दुर्मीळ खनिजे ही खडकांचे जांभीकरण (लॅटेरिटायझेशन), आयन-शोषण आणि चिकणमाती निर्मिती यांसारख्या प्रक्रियांद्वारे खडकांच्या विदारणामुळे तयार होतात. जांभीकरण ही अशी एक प्रक्रिया आहे जी उष्णकटिबंधीय किंवा समशीतोष्ण कटिबंधीय हवामानात होते.
लॅटेरिटिक विदारणामुळे बॉक्साइट, हेमॅटाइट, गोएथाइट आणि टायटॅनियम वाळूसह विविध दुय्यम निक्षेप तयार होऊ शकतात. जांभा चिकणमातीत दुर्मीळ खनिजे तसेच लोह, निकेल आणि अॅल्युमिना ही इतर खनिजे आढळतात. आपल्याकडे कोकणातील काही भागात जांभा मातीत मोनाझाइट आणि बॅस्टनासाइटसारख्या दुर्मीळ खनिजांचे साठे आढळतात.
ही खनिजे जड खनिज वाळूंशी संबंधित असून ती किनारी आणि नदीच्या प्रदेशांत आढळतात. हलक्या दुर्मीळ खनिजांचे अणुक्रमांक ५७-६४ असतात, तर जड दुर्मीळ खनिजांचे अणुक्रमांक ६५-७१ असतात.
धूप (लीचिंग) आणि ऑक्सिडेशनद्वारे खडकांचे विदारण होऊन गोएथाइट, लेपिडोक्रोसाइट आणि हेमॅटाइटसारखी चिकणमाती सदृश्य खनिजे तयार होऊ शकतात. त्यात दुर्मीळ खनिजे असू शकतात. कमी आणि उच्च दर्जाचे बॉक्साइट, प्लेसरचे साठे, कोळशाची राख आणि कचरा भस्मीकरण राख यांसारखी ज्वलन उपउत्पादने हे दुर्मीळ खनिजांचे दुय्यम स्रोत आहेत.
विविध देशांत चढाओढ
पृथ्वीवर आढळणारे खडक एक किंवा अधिक खनिजांपासून बनलेले असतात. खनिजे ही अजैविक संयुगे असून ती पृथ्वीच्या कवचात नैसर्गिकरित्या आढळतात. खनिजे ही मूलद्रव्यांपासून (Elements) बनलेली असतात आणि मूलद्रव्यांची उत्पत्ती ही वैश्विक उत्पत्ती (कॉस्मिक ओरिजिन) आहे.
मोनाझाइट या दुर्मीळ पृथ्वी खनिजाचे रासायनिक सूत्र (Ce, La, Nd, Th) (PO४, SiO४) असे आहे. याचा अर्थ असा की सेरियम, लॅन्थॅनम, निओडायमियम आणि थोरियम ही मूलद्रव्ये मोनाझाइट या खनिजाच्या रचनेत अंगभूत आहेत.
चीन, व्हिएतनाम, रशिया, ब्राझील, भारत, अमेरिका आणि युक्रेन या देशांत दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचे साठे असून चीन हा जगातील सर्वांत जास्त साठे असलेला देश आहे. भारतातील साठे बहुतांशी समुद्रकिनाऱ्यावरील वाळूमध्ये सापडतात. दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्यांचे साठे तुलनेने खूपच कमी दर्जाचे असल्यामुळे त्यांच्या उत्खननामुळे अनेक पर्यावरणीय परिणाम दिसून येतात.
कारण त्यांच्या उत्खननात जास्त जमीन अपखंडीत (स्ट्रीप ) करावी लागते आणि त्यावर रासायनिक प्रक्रियाही करावी लागते. या उत्खननांत अनेकदा मोठ्या प्रमाणात विषारी कचरा निर्माण होतो, ज्यामुळे हवा, पाणी आणि मातीही दूषित होते. दुर्मीळ पृथ्वी खनिज उत्खनन करताना प्रत्येक टनामागे २००० टन विषारी कचरा तयार होतो.
त्यांचे प्रमुख स्रोत म्हणजे बॅस्टनेसाइट, खनिज वाळूच्या साठ्यांमध्ये आढळणारे झेनोटाइम, क्षारीय अग्निजन्य खडकांमध्ये आढळणारे लोपेराइट आणि मोनाझाइट ही खनिजे. ही दुर्मीळ खनिजे अग्निजन्य खडक, कार्बोनेटाइट्स आणि खनिज वाळू यामध्ये आढळून येतात. भविष्यातील तंत्रज्ञानासाठी ही दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे खूप महत्त्वाची आहेत.
चुंबक, बॅटरी, दिवे, काच आणि उत्प्रेरक कन्व्हर्टर ते सेल फोन, कार आणि पवन टर्बाइनमध्ये देखील ही खनिजे वापरली जातात. स्वच्छ ऊर्जा, उच्च-स्तरीय इलेक्ट्रॉनिक्स, संरक्षण इत्यादींमध्ये त्यांचे व्यापक उपयोग आहेत आणि त्यांना पर्याय नाही. म्हणूनच दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्ये असलेली खनिजे मिळवण्यासाठी जगातल्या अनेक देशांत चढाओढ लागलेली दिसते.
दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्ये
स्कॅन्डियम, य्ट्रियम आणि १५ लॅन्थानाइड्स, लॅन्थॅनम (La), सेरियम (Ce), प्रेसियोडायमियम ((Pr), निओडायमियम (Nd), प्रोमेथियम (Pm), समारियम (Sm), युरोपियम (Eu), गॅडोलिनियम (Gd), टर्बियम (Tb), डिस्प्रोसियम (Dy), होल्मियम (Ho), एर्बियम (Er), थुलियम (Tm), य्टरबियम (Yb) आणि ल्युटेशियम Lu) ही दुर्मीळ पृथ्वी मूलद्रव्ये मानली जातात. यापासूनच दुर्मीळ पृथ्वी खनिजे तयार होतात.
दुर्मीळ मूलद्रव्यांचे साठे (आकडे टक्क्यांत) (२०२४च्या आकडेवारीनुसार)
६९.७७ - चीन
११.६ - अमेरिका
७.९७ - म्यानमार
३.३३ - ऑस्ट्रेलिया
०.७४ - भारत
(लेखक हे एमएससी पीएच.डी असून भूविज्ञान अभ्यासक तसेच भूगोल, किनारी भूरुपशास्त्र, हवाई छायाचित्रण, दूर संवेदन आदी विद्याशाखात प्रशिक्षण आणि संशोधन करत आहेत. )
सकाळ+ चे सदस्य व्हा
ब्रेक घ्या, डोकं चालवा, कोडे सोडवा!
शॉपिंगसाठी 'सकाळ प्राईम डील्स'च्या भन्नाट ऑफर्स पाहण्यासाठी क्लिक करा.
Read latest Marathi news, Watch Live Streaming on Esakal and Maharashtra News. Breaking news from India, Pune, Mumbai. Get the Politics, Entertainment, Sports, Lifestyle, Jobs, and Education updates. And Live taja batmya on Esakal Mobile App. Download the Esakal Marathi news Channel app for Android and IOS.