Mi az az indium és miért olyan fontos?

Mi az az indium és miért olyan fontos?

2019.06  | Olvasási idő: 7 perc

Az elektronikai hulladékok kezelése kapcsán gyakran hallhatunk arról, hogy milyen egzotikus anyagok találhatók mindennapi műszaki eszközeinkben. Tavaly közel másfél milliárd mobiltelefont értékesítettek a világon, és akkor még nem beszéltünk az iPadek, kamerák, síkképernyős televíziók eladási statisztikáiról. De vajon mi állhat útjába a fogyasztói élmény fokozódásának, és mi korlátozhatja ezt a megállíthatatlannak tűnő növekedést?

A periódusos rendszer 6. periódusába rejtve találjuk a lantanoidák csoportját: ez – valljuk be – sokszor inkább egy olyan kiterjesztett lábjegyzetnek tűnhet a táblázat alján, amelyet többségünk valószínűleg ignorált középiskolai kémiatanulmányai során. Ennek ellenére a kijelzőktől kezdve az optikai rendszereken és az állandó mágneseken át a vezérlőrendszerekig szinte minden egyes high-tech eszközünk működéséhez szükség van valamelyik elemre vagy elemkombinációra az itt található csoport tagjai közül. A következő cikk ezek egyikét kívánja kiemelni: egy olyan elemet, amelyet nap mint nap a kezünkben tartunk, mégis, szinte garantálható, hogy csak nagyon kevesen hallottak róla: az indiumot.

Az indium viszonylag ritka elemnek számít a környezetünkben, mivel kevés indiumtartalmú ásvány létezik. Mivel egyes cinkércekben is megtalálható, általában ezek kohászati maradékaiból nyerik ki, de emellett ólom-, ón- és rézércekben is előfordul. Kitermelése és a bázisércekből való kivonása főleg az ázsiai és az amerikai kontinensen számottevő: 2011-ben az Egyesült Államok Földtani Intézete (United States Geological Survey, USGS) által készített felmérés szerint globálisan 15 000 tonnányi gazdaságon kitermelhető indiumkészletet állhat rendelkezésünkre.

Top Indium Producing Countries in 2017 • Metric Ton

Az indium kitermelésével foglalkozó legfontosabb országok 2017-ben
Forrás: ReportLinker Research

Bár több mint százötven évvel ezelőtt fedezték fel, az indium figyelemreméltó tulajdonságait csak a közelmúltban kezdte el hasznosítani a high-tech ipar. Felhasználásának több mint felét (egészen pontosan 55%-át) a folyadékkristályos (LCD-) képernyők gyártása adja. Ezek működéséhez ugyanis alapvető fontosságú az ún. indium-ón-oxid, így erre épülve mára egy teljesen új iparág jött létre. Lapos képernyőkkel mindannyian napi szinten találkozunk, de az indiumot számos egyéb fontos, de kevésbé hétköznapi eszközben is alkalmazzák, így például lézerdiódákban, a fogászat területén, nukleárisreaktor-vezérlőrudakban, korróziógátlókban, alacsony olvadáspontú ötvözetekben, valamint forraszanyagok összetevőjeként is. Sok egyéb használati tárgyunk mellett alacsony energiaigényű LED-eink és napelemeink is az indium-ón-oxid nevű fémkeveréknek köszönhetik működésüket.

kép2_cili_0620.jpg

Indium felhasználása
Forrás: U.S. Securities and Exchange Commission, licenc: közkincs

Mivel ez a törékeny anyag egy elektromos töltést érzékelni képes réteget képez, a fémkeverék alkalmas az emberi bőrben felhalmozódó töltés érzékelésére. Ráadásul mindemellett még átlátszó is, így az ezzel bevont felületek érintéssel kezelhetővé válnak – ez tette lehetővé az érintőképernyők megjelenését. Ezek felülete olyan komplex rendszert alkot, amelyen ujjunkkal válthatjuk ki a számítógép billentyűzetét és egerét. Ami ma már természetes, egy évtizede még forradalmi újdonságnak számított: 2007-ben az Apple, kihasználva az indium elképesztő tulajdonságait, piacra dobta az első érintőképernyős telefont, és ezáltal – annak új nyersanyagigényeivel együtt – egy új iparágat is létrehozott.

kep3_cili_0620.jpg

„Újra feltaláljuk a telefont.”
Forrás: Flickr, szerző: Kim Støvring, licenc: CC BY 2.0

A fentiek tükrében talán nem meglepő módon az új technológia megjelenése következtében az indium iránti kereslet óriásit ugrott. Az indium tulajdonképpen széles körben jelen van a földkéregben, koncentrációja azonban igen alacsony. A bizonyított, gazdaságosan kitermelhető 15 000 tonnányi készlet több mint kétharmada Kínában található, ám az Indium Corporation of America becslése alapján globálisan akár mintegy 50 000 tonnányi készlet állhat rendelkezésünkre. Ennek körülbelül 47%-a viszont ugyancsak Kínában és a FÁK országaiban lelhető fel.

Az indium termelése főleg az ólom-cink tartalmú ércek bányászatához kötődik (a természetben ugyanis leggyakrabban a cinkkel együtt, kötésben található meg), éppen ezért jelentős részét a szfalerit nevű ásványból (vagyis egy ólom-cink-szulfid tartamú ásványból) nyerik ki. Az ércből való kinyeréshez többek között savas oldásra van szükség, és a folyamat végén csak borzasztóan kis mennyiség marad vissza – általában 0,01% alatti értékekről van szó. (Csak viszonyításképpen: egy okostelefonban háromszázszor több arany van, mint indium.)

Az aktuális készletek nagyságát, illetve azok fogyását kiszámítani korántsem egyszerű feladat. Ez nagyban függ attól, hogy hogyan változnak, fejlődnek a rájuk épülő technológiák. A legértékesebb fémek pontos kitermelési mutatóit a bányászati társaságok féltve őrzik, a tudományos közösség pedig csak nemrég kezdte el felismerni ezt a problémát.

Összhangban az LCD-kijelzős készülékek és a síkképernyős televíziók iránti kereslet növekedésével, az indium árának emelkedése is felgyorsult: a 2003-tól 2006-ig terjedő három év során 60 dollárról 1000 dollárig kúszott fel. Az effajta bizonytalanságok messzire mutató kérdéseket vetnek fel, miközben az indium iránti kereslet egyre csak növekszik. Ezt mi sem példázza jobban, mint hogy 2018-ban az értékesített okostelefonok száma elérte az 1,44 milliárdot – egyik ezek közül talán éppen a cikk olvasójának zsebében lapul. Ugyanakkor az indiumkínálat ezzel párhuzamosan csökkenésnek indult, mivel számos kínai bánya megszüntette a fém cinkből való kivonását. Így míg 2002-ben még 94 dollár/kg áron lehetett a ritkaföldfémhez hozzájutni, az elmúlt években az árak már inkább 360 dolláros szint körül mozognak.

Az indium melléktermékként történő előállításának költségei nyilvánvalóan jóval alacsonyabbak, mintha a fémet csak magában kellene kitermelni; amennyiben azonban az indium jövőbeni kereslete meghaladja a melléktermékként rendelkezésre álló mennyiségeket, a vékonyfilmes technológia nagyágyúinak egyre költségesebb források után kell majd néznie.

kep5_Indium_Prices_2003-2016_resize.jpg

Az indium árának változása
Forrás: Display Daily, szerző: M. Brennesholtz, felhasználási engedély: a Display Daily szíves jóvoltából

„Az indiumot a fémek fűszerének hívom, mivel ezt az elemet a fűszerhez hasonlóan csak úgy »elszórják« a termékekben, utána pedig szinte lehetetlen visszanyerni azokból” – mondja Armin Reller, a németországi Augsburgi Egyetem anyagkémikusa. Jó kérdés, hogy milyen lehetőségek merülhetnek fel az indium kiváltására, ugyanis nem kis kihívás az átlátszó, könnyű és az elektromos töltéseket könnyen vezető anyag helyettesítőjének megtalálása. Német és japán kutatók jelenleg is vizsgálnak egy olyan PEDOT nevű rugalmas, polimeralapú anyagot, amelynek átlátszósága és vezetőképessége különböző vegyületek hozzáadásával növelhető. Polimerről lévén szó, ezzel a megoldással viszont olaj- vagy szénalapra helyeznék a helyettesítő anyag előállítását, illetőleg a jövőbeli ellátást.

Az Unió 2013-ban közzétette azon ritka nyersanyagok listáját, amelyek kulcsfontosságúak az európai gazdaság számára és lényegesek az életminőségünk fenntartása és javítása szempontjából. Ezen a listán – egyéb ásványok mellett – az indium is szerepel.

Mint említettem, az indium visszanyerési rátája meglehetősen gyenge, általában 20% körül mozog. A 700 dollár/kg körüli ár esetleges tartóssá válása viszont már gazdaságilag életképessé teheti a fém mindennapi használati tárgyainkból való újbóli kinyerését. Tekintettel a jelentős keresletnövekedésre és a rendelkezésre állással kapcsolatos aggodalmakra, a piacokon némi spekuláció látszik kialakulni, mivel az indium egyre kedveltebb befektetési termékké kezd válni.

Jó kérdés, hol érdemes beszállni befektetőként, és vajon a következő évtizedek egyik nagy bizniszéről van-e szó. Ez már csak amiatt sem világos, mert a közeli jövőben számos új elem felfedezésére számíthatunk, ezek tulajdonságait pedig egyelőre csak sejteni lehet. Időről időre bebizonyosodik ugyanis, hogy Mengyelejev periódusos rendszere nem időtlen alkotás, és még az egyik legmértéktartóbb becslés szerint is a tudomány nemsokára a mai 118-cal szemben akár 173 elem létezését is képes lesz igazolni.

Regisztrálj és fizess elő, hogy hozzáférhess az általunk kínált összes tartalomhoz!

Kíváncsi vagy a kutatóink által írt legfrissebb anyagokra? Szeretnéd elsőként elolvasni az elemzéseket? Akkor regisztrálj most!

Szeretnél egy olyan platform előfizetője lenni, ahol minden tudást megtalálsz egy helyen? Ahol nem csak mélyelemzések, de exkluzív online rendezvények anyagaiba is bepillantást nyerhetsz? Akkor ne habozz, vásárold meg kedvezményes áron elérhető előfizetési csomagjaink egyikét!