Röda staten eller blå staten, liberala eller libertarian, amerikaner delar ett beroende av sällsynta jordartsmetaller importerade från Kina.
Gröna teknologier som elbilar, vindkraftverk, solpaneler och lysrör litar på sällsynta jordartsmetaller. Militären är beroende av sällsynta jordar för styrda missilsystem, satelliter och obemannade drönare. NASA: s rymdskepp transporterar kraftfulla sällsynta jordmagneter till Mars och yttre rymden. Magneterna har också miniatyriserade iPads, datorer och högteknologiska hörlurar.
Kina kontrollerar 95 procent av världens sällsynta jordartsförsörjning. Nyckeln till detta monopol är inte ett överflöd av sällsynta jordartsfyndigheter, utan dess expertis i bearbetning av malm till oxider och ren metall. Malmen tenderar att bära uran och thorium, det mest radioaktiva elementet på planeten, och extrahering av metallen är vanligtvis en lång flerstegsprocess med giftiga kemikalier.
"Vi vet var insättningarna är. Att ha dem hamna i din iPhone är inte en rak eller enkel process", sa Brad Van Gosen, en geolog vid U.S. Geological Survey (USGS) i Denver.
För några år sedan visade Kina sin makt och sänkte utbudet av sällsynta jordar till ett lurar. Flytten skickade Förenta staterna och andra länder för att avsluta deras förtroende för Kina. Priserna steg kraftigt och drog nya investerare och gruvföretag till marknaden för sällsynta jordar. Nu har Förenta staterna en ny gruva nästan färdig och ytterligare två i tillåtna stadier. Men det avgörande elementet för att undkomma Kinas sällsynta jordartsregel är inte nya gruvor, det bygger om expertis och infrastruktur för att bearbeta de finartade metallerna, säger experter.
Priskrig
2010 tappade Kina ut kostnaderna för sällsynta jordartsmetaller när det började begränsa exporten och ta ut utländska företag högre priser. Prisbubblan utlöste en global frenesi för att undkomma Kinas kontroll. En ny australskt ägd bearbetningsanläggning öppnade just i Malaysia. Andra planeras i Kanada, Europa och Afrika. Flera företag försöker också utveckla en amerikansk leverans för sällsynta jordar, några med stöd från försvarsdepartementet.
"De sällsynta jordartserna är väldigt strategiska metaller och särskilt mycket av strategisk betydelse för försvarsindustrin", säger Curt Freeman, president för Avalon Development Corp. i Fairbanks, Alaska, ett gruvkonsultföretag. "Det finns en lugn känsla i kongressen och försvarsdepartementet," sade han.
I USA öppnade Kaliforniens Mountain Pass-gruva igen 2010 och förväntas börja producera lätta sällsynta jordartselement i år. Gruvan var en gång världens största producenter av sällsynta jordar, men stängdes 2002 på grund av miljöproblem och fallande priser. En annan gruva föreslås i Wyoming, av det kanadensiska företaget Rare Element Resources, men står inför motstånd från lokala invånare.
Alaskas senaste resurs
En av de största sällsynta jordartsspelen är vid Alaskas Bokan Mountain. När graniten toppades på uran innehåller granittoppen på Prince of Wales Island rika vener av de svårare att hitta tunga sällsynta jordartselement. Projektet har starkt stöd från Alaskas lagstiftare och från närliggande samhällen. Ett kanadensiskt företag planerar att utvinna malmen och omvandla den till oxider med en specialbyggd bearbetningsanläggning. Där ligger utmaningen.
Trots deras namn är sällsynta jordar vanligtvis vanliga i jordskorpan, dock i låga koncentrationer. Monikeren är en överlevnad från 1800-talet, när forskare upptäckte de konstigt namngivna elementen i sällan hittade mineraler. De 17 elementen har en nära affinitet, med liknande kemiska egenskaper och atomvikter. Bokan Mountain är en av de få platserna på jorden med en mängd tunga sällsynta jordelement som har högre atomvikter. Den är särskilt upphöjd i yttrium, som förekommer i allt från kubiska zirkoner och sensorer för bilföroreningar till lasrar, raketer och jetmotorer.
Eftersom sällsynta jordar ofta alla blandas i en sten, krävs det att de tunga sällsynta jordarna separeras först. Detta görs vanligtvis med en serie kemiska tankar och lösningsmedel. Dessutom finns det radioaktiva uran att kassera. Men minägaren Ucore säger att den har en ny solid extraktionsteknologi som i hög grad förenklar denna process. Tekniken bygger på nanoteknologi för att ta bort föroreningar och koncentrera de tunga sällsynta jordartserna till oxider, enligt Ucore. Försvarsdepartementet finansierade Ucores forskning om malmutvinning med ett kontrakt i oktober 2012.
Kostsamt tillbakadragande
"Det blir mer och mer komplicerat ju mer vi tittar på det," sade Van Gosen.
Metallindustrikonsult Gareth Hatch konstaterar att bearbetning är det största hinderet för gruvföretag med sällsynta jordartsmetaller.
"Bearbetning är den viktigaste utmaningen för avlagringar som särskilt är snedställda mot mitten och tunga sällsynta jordar, eftersom de har några ovanliga mineraler som inte har bearbetats tidigare," säger Hatch, grundare av Technology Metals Research. Hatch hjälper till att utveckla ett sällsynt jordbearbetningsföretag i Kanada.
USGS har flera pågående projekt som undersöker geologin i Bokan Mountain för att bättre förstå hur mineralerna verkade.
"Tanken är att utveckla en grundläggande förståelse för hur dessa insättningar börjar i första hand i jordskorpan och använda den för att leta efter resurser som den amerikanska allmänheten behöver", säger Susan Karl, en USGS-geolog baserad i Anchorage.
Ucore styrelseledamot Jaroslav Dostal, en emeritusprofessor vid Saint Mary's University i Halifax, Nova Scotia, var huvudförfattare till Bokan Mountain-studien. Bidragsprogrammet som gav finansiering för studien, USGS Mineral Resources External Research Programme, har tidigare tilldelat projekt till privat industri och utländska mottagare.
Investera i bearbetning
USGS har också projekt som undersöker geologin hos andra sällsynta jordartsfyndigheter. Sedan 2010 har Representanthuset infört lagstiftning för att begränsa gruvförordningar och finansiera sällsynt jordartsforskning och utveckling, som ännu inte har passerat senaten. Återvinning av sällsynta jordartsmetaller, som inte alltid möjliggörs med högteknologiska prylar, är ett annat sätt att minska beroendet av Kinas utbud. Tidigare i år rekommenderade försvarsdepartementet att lagra 120 miljoner dollar kritiska tunga sällsynta jordartselement. Men branschexperter säger att pengar skulle användas bättre på att bygga amerikansk expertis och infrastruktur för att bearbeta sällsynta jordar.
"När det gäller fullblåst kapacitet har Molycorp sin lätta separationsanläggning för sällsynt jord, men annat än det finns det verkligen ingenting i Nordamerika," sade Hatch, branschkonsulenten.
"Möjligheten att bearbeta och omvandla från mineraler till föreningar som går in i högteknologisk utrustning är den viktigaste flaskhalsen, inte bara i USA, utan också i världen," sade han.
Skicka e-post till Becky Oskin eller följ henne @beckyoskin. Följ oss @livescience, Facebook & Google+. Originalartikel om LiveScience.com.
