Battle for Rare Earths: การช่วงชิงธาตุหายากสู่มหาอำนาจเทคโนโลยี

ธาตุแรร์เอิร์ธ หรือ ธาตุหายาก (Rare earth elements) คือธาตุจำนวน 15 ชนิดที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 57 นั่นคือ แลนทานัม (lanthanum) ถึง 71 นั่นคือ ลูทีเชียม (lutetium) ซึ่งมักเรียกรวมกันว่า “แลนทาไนด์ (lanthanides)” นอกจากนี้ อิตเทรียม (Yttrium) ที่มีเลขอะตอม 39 ก็จัดอยู่ในกลุ่มธาตุหายากด้วย เนื่องจากมีคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพคล้ายคลึงกับแลนทาไนด์ เซเรียม (cerium) เป็นธาตุที่พบมากที่สุดอันดับที่ 25 จากธาตุทั่วไป 78 ชนิดในเปลือกโลก โดยมีประมาณ 60 ส่วนในล้านส่วน ทูเลียม (thulium) และลูทีเชียม (lutetium) เป็นธาตุที่พบได้น้อยที่สุด โดยมีประมาณ 0.5 ส่วนในล้านส่วน แม้ว่าไม่ใช่ธาตุหายากในแง่ของปริมาณเฉลี่ยในเปลือกโลก แต่แหล่งแร่ที่มีการสะสมตัวของธาตุหายากอย่างเข้มข้นนั้นมีจำนวนจำกัด แหล่งเศรษฐกิจหลักของธาตุหายากในหินแร่ (minerals) ได้แก่ หินแร่บาสต์นาซิต (bastnasite), หินแร่โมนาไซต์ (monazite), หินแร่โลพาไรต์ (loparite) และดินดูดซับไอออนชนิดลูเตอริติก (lateritic ion-adsorption clays)

ดังนั้น คำว่า “หายาก (Rare)” จึงหมายถึงความยากในการสกัดและแยก ไม่ใช่ ความหายาก หรือ ความขาดแคลนที่แท้จริง ดังที่ได้ยกตัวอย่างไปแล้วว่า ธาตุบางชนิด เช่น ซีเรียม มีปริมาณมากกว่าโลหะบางชนิด เช่น ทองแดง แต่ธาตุหายากมักไม่รวมตัวกันเป็นชั้นแร่ที่เข้มข้น

ตารางธาตุที่ประกอบด้วยธาตุหายาก ได้แก่ Scandium (Sc) Yttrium (Y) และ กลุ่มLanthanides: Lanthanum (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu)

(ที่มา: https://sciencenotes.org/wp-content/uploads/2015/09/RareEarthElements.png)

ธาตุหายากในรูปธาตุบริสุทธิ์มีลักษณะเป็นโลหะสีเทาถึงสีเงินวาว โดยทั่วไปจะมีความอ่อนตัว สามารถตีขึ้นรูป และยืดตัวได้ และมักมีความไวต่อปฏิกิริยา โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในอุณหภูมิสูงหรือในรูปผงละเอียด ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่โดดเด่น ธาตุหายากเป็นส่วนประกอบสำคัญของผลิตภัณฑ์และอุตสาหกรรมมากมาย รวมถึงยานยนต์ไฟฟ้า คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน โทรทัศน์ แบตเตอรี่ การบินและอวกาศ การผลิตแก้ว และโลหะผสมเหล็ก (Steel alloy) การใช้งานในด้านการป้องกันประเทศ เช่น การผลิตอาวุธนำวิถีด้วยความแม่นยำ ระบบเรดาร์ เทคโนโลยีการมองเห็นในเวลากลางคืน ระบบมอเตอร์และแบตเตอรี่ เป็นต้น อุตสาหกรรมแก้วก็ใช้ธาตุหายากเป็นวัตถุดิบรายใหญ่รายหนึ่ง โดยใช้ในการขัดเงาแก้วและเป็นสารเติมแต่งเพื่อให้ได้แก้วที่มีสีและคุณสมบัติทางแสงพิเศษ ตัวอย่างการนำธาตุหายากมาใช้งาน เช่น แลนทานัมถูกนำมาใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม เซเรียมถูกใช้ในเครื่องฟอกไอเสียของรถยนต์ นีโอไดเมียมถูกนำมาใช้เป็นแม่เหล็ก ซึ่งแม่เหล็กนีโอไดเมียม-เหล็ก-โบรอน (NdFeB) เป็นแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพที่สุดในปัจจุบัน โดยจะถูกนำมาใช้ในกรณีที่การนำไปใช้งานมีข้อจำกัดด้านพื้นที่และน้ำหนัก นอกจากนี้แลนทานัมยังถูกนำมาใช้ในแบตเตอรี่ เช่น แบตเตอรี่แบบนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ใช้ขั้วแอโนดที่ทำจากโลหะผสมแลนทานัม เป็นต้น การนำไปใช้ในแม่เหล็กถาวรและแบตเตอรี่ทำให้ธาตุหายากกลายเป็นศูนย์กลางของการใช้งานที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในโลกยุคปัจจุบัน 

ตัวอย่างการนำแร่หายากไปใช้งานทางด้านการป้องกันประเทศ

(ที่มา: www.visualcapitalist.com/visualizing-how-rare-earths-power-u-s-defense/)

สถานการณ์เกี่ยวกับแร่ธาตุหายากทั่วโลก

ประเทศจีนเป็นผู้นำการผลิตแร่หายากของโลกมานานหลายทศวรรษ แต่ด้วยเหตุผลด้านการรักษาทรัพยากรธาตุหายากที่ถูกจำกัดไว้ใช้ภายในประเทศ และความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการทำเหมือง จีนจึงเริ่มจำกัดการส่งออกธาตุหายากตั้งแต่ปี 2010 เป็นผลให้ทั่วโลกเริ่มสะสมธาตุหายากสำรอง ค้นหาแหล่งแร่ภายนอกจีน และส่งเสริมการอนุรักษ์ การรีไซเคิล และการใช้วัสดุทดแทน 

ธาตุหายากถูกผลิตจากหินคาร์บอเนตขนาดใหญ่ที่เหมือง Mountain Pass ในรัฐแคลิฟอร์เนีย และเหมืองของจีน เช่น เหมือง Bayan Obo ในเขตปกครองตนเองมองโกเลีย เหมือง Maoniuping ในมณฑลเสฉวน เหมือง Daluxiang ในมณฑลเสฉวน และเหมือง Weishan ในมณฑลอันฮุย กลุ่มหินอัคนีอัลคาไลน์เหล่านี้กำลังเป็นเป้าหมายใหม่ในการสำรวจเนื่องจากเป็นแหล่งสะสมของธาตุหายากน้ำหนักสูง (heavy rare earth elements) ซึ่งมีความสำคัญต่อกังหันลม รถยนต์ไฟฟ้า และหุ่นยนต์ แม้เหมืองแร่หินอัคนีเหล่านี้จะอยู่ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก แต่ยังคงถูกส่งไปแปรรูปในประเทศจีนเป็นหลัก ส่งผลให้หลายประเทศทั่วโลกเร่งพัฒนาห่วงโซ่อุปทานแร่หายากภายในประเทศ อย่างไรก็ตาม แม้จะมีการลงทุนเพิ่มขึ้น แต่โครงการที่มีอยู่ในปัจจุบันยังไม่สามารถตอบสนองความต้องการในระยะสั้นได้

ในเดือนเมษายน 2025 รัฐบาลจีนประกาศจำกัดการส่งออกแร่หายากหลายรายการ เพื่อตอบโต้ภาษีและข้อจำกัดด้านเทคโนโลยีจากสหรัฐฯ ส่งผลให้การส่งออกแม่เหล็กแร่หายากไปยังสหรัฐฯ ลดลงอย่างมาก ทำให้กระทบต่อห่วงโซ่อุปทานทั่วโลก และทำให้ผู้ผลิตรถยนต์นอกประเทศจีนบางรายต้องระงับการผลิตบางส่วน อย่างไรก็ตาม หลังจากมีข้อตกลงทางการค้าใหม่ในเดือนมิถุนายน 2025 การส่งออกจึงกลับมาฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว โดยสำนักข่าว Reuters ของสหรัฐฯ รายงานว่าการส่งออกแม่เหล็กแร่หายากจากจีนไปยังสหรัฐฯ เพิ่มขึ้นถึง 660% (353 เมตริกตันในเดือนมิถุนายน 2025) เมื่อเทียบกับเดือนพฤษภาคม 2025 แต่ระดับการส่งออกทั่วโลกยังคงต่ำกว่าช่วงเดียวกันนี้ในปี 2024 ถึง 38% สะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบที่ยังคงอยู่จากการหยุดชะงักของอุปทาน

การคาดการณ์จาก McKinsey บริษัทที่ปรึกษาด้านกลยุทธ์และการจัดการระดับโลกของสหรัฐฯ ระบุว่าความต้องการแร่หายากประเภทแม่เหล็กทั่วโลกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นสามเท่า จาก 59 กิโลตันในปี 2022 เป็น 176 กิโลตันภายในปี 2035 การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วนี้เป็นผลมาจากความต้องการแม่เหล็ก NdFeB ที่เพิ่มขึ้นในมอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าและกังหันลม นอกจากธาตุนีโอไดเมียม (Nd) แล้วธาตุพราซีโอไดเมียม (Pr) ยังเป็นองค์ประกอบหลักของแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงอีกด้วย ขณะที่ธาตุดิสโพรเซียม (Dy) และเทอร์เบียม (Tb) ถูกเติมเข้าไปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของแม่เหล็กเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง แม้ว่าธาตุหายากประเภทแม่เหล็กเหล่านี้จะมีสัดส่วนเพียง 30% ของปริมาณธาตุหายากทั้งหมด แต่กลับมีมูลค่าตลาดมากกว่า 80% ความต้องการธาตุหายากประเภทแม่เหล็กที่เพิ่มขึ้นนี้กำลังแซงหน้าการใช้แม่เหล็กขดลวดทองแดง หากไม่มีการจัดหาที่เพียงพอ โลกอาจเผชิญกับภาวะขาดแคลนถึง 60 กิโลตันภายในปี 2035 หรือประมาณ 30% ของความต้องการที่คาดการณ์ไว้

เนื่องด้วยความจำเป็นในการลดการพึ่งพาการนำเข้าแร่ธาตุหายาก โดยเฉพาะในช่วงที่จีนเริ่มเข้มงวดกับการควบคุมการส่งออกแร่ธาตุหายากที่ได้จากเหมืองบนบกของประเทศจีนเป็นส่วนใหญ่ ประเทศต่างๆ เช่น ประเทศญี่ปุ่นได้เตรียมเริ่มโครงการทดลองทำเหมืองโคลนใต้ทะเลลึกที่มีแร่ธาตุหายากจำนวนมาก บริเวณใกล้เกาะมินามิโทริในช่วงต้นปี 2026 โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างแหล่งทรัพยากรภายในประเทศสำหรับแร่ธาตุสำคัญ เช่น ดิสโพรเซียม นีโอไดเมียม กาดอโลเนียม และเทอร์เบียม ซึ่งจำเป็นต่อการผลิตมอเตอร์รถยนต์ไฟฟ้าและอุปกรณ์เทคโนโลยีขั้นสูงหลากหลายประเภท การทำเหมืองจะดำเนินการในระดับความลึกประมาณ 5,000-6,000 เมตร โดยใช้ท่อดูดโคลนที่ติดตั้งบนเรือวิจัยของหน่วยงานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางทะเลของประเทศญี่ปุ่น (the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology: JAMSTEC) หากประสบความสำเร็จ ระบบนี้จะสามารถแปรรูปโคลนได้สูงถึง 350 ตันต่อวันภายในเดือนมกราคม 2027 โครงการนี้ถือเป็นความพยายามครั้งแรกของโลกในการสกัดและแปรรูปแร่ธาตุหายากจากโคลนใต้ทะเลลึก และเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในวงกว้างของญี่ปุ่นในการพัฒนาแหล่งผลิตแร่ธาตุหายากภายในประเทศ เพื่อสร้างห่วงโซ่อุปทานที่มั่นคงในช่วงที่โลกเผชิญกับความไม่แน่นอนทางภูมิรัฐศาสตร์ โดยเน้นเป้าหมายด้านความมั่นคงของชาติ มากกว่าผลกำไรทางธุรกิจ โครงการนี้ยังสอดคล้องกับแนวทางของประเทศอื่น ๆ เช่น สหรัฐอเมริกา ที่กำลังสำรวจแหล่งแร่ธาตุสำคัญนอกชายฝั่ง ทั้งนี้ ขนาดการลงทุนและปริมาณสำรองที่คาดการณ์ไว้ยังไม่ได้รับการเปิดเผย

สามารถอ่านหัวข้ออื่นๆ ได้แก่

• ความร่วมมือในการรีไซเคิลธาตุหายาก

• สาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับธาตุหายาก

• สถานการณ์แร่ธาตุหายากของประเทศสหรัฐอเมริกา

• สถานการณ์แร่ธาตุหายากของประเทศแคนาดา

• สถานการณ์แร่ธาตุหายากของประเทศบราซิล

• สถานการณ์แร่ธาตุหายากของประเทศไทย

ได้ที่ วารสารข่าวอุดมวิทย์ฉบับเดือนสิงหาคม 2568 

สามารถติดตามวารสารข่าวรายเดือนได้จาก https://www.ohesdc.org/utmostsciences