The periodic table with bulldozers

Alkuainevarat hupenevat

Alkuaineiden riittävyys on vaakalaudalla, kun maapallon väestö kasvaa ja alkuaineita käytetään yhä runsaammin erilaisiin huipputekniikan tuotteisiin. Monet harvinaiset aineet saattavat yksinkertaisesti loppua, jos niitä ei aleta säästää tehostamalla kierrätystä ja kehittämällä niille vaihtoehtoja. Tulevaisuudessa alkuaineita ehkä voidaan myös noutaa muualta Aurinkokunnasta.

maanantai 2. elokuuta 2010 teksti Ib Salomon

Useimmat ovat tutustuneet alkuaineiden jaksolliseen järjestelmään koulun kemian tunneilla. Kouluajan jälkeen suurin osa alkuaineiden nimistä on saattanut unohtua kokonaan.

Viime aikoina ovat merkittäviksi nousseet monet alkuaineet, jotka eivät ehkä ensi kuulemalta vaikuta kovin tutuilta. Niitä kuitenkin tarvitaan huipputekniikan tuotteisiin, joista on tullut osa jokapäiväistä elämää. Monet aineista ovat niin harvinaisia, että uusia esiintymiä etsitään kiivaasti joka puolella maailmaa. Yksi tulevaisuuden suurimmista haasteista onkin saada rajalliset alkuainevarat riittämään yhä kasvavan väestön tarpeisiin.

Esimerkiksi indiumin ja tantaalin kysyntä on lisääntynyt huimasti 2000-luvulla. Indiumia tarvitaan nestekidenäyttöihin, ja se soveltuu hyvin myös aurinkokennoihin. Tunnetut esiintymät ovat pieniä. Vuosien 2002 ja 2006 välisenä aikana indiumin hinta nousi lähes kymmenkertaiseksi.

Tantaalia käytetään matkapuhelimiin niin suuria määriä, että siitä on kirjaimellisesti taisteltu. Neljä vuotta kestäneessä Kongon demokraattisen tasavallan sisällissodassa oli osaltaan kyse juuri arvokasta tantaalia sisältävistä kaivoksista.

Käytettävissä on noin 80 eri alkuainetta

Kun Maa-planeetta muodostui noin 4,6 miljardia vuotta sitten, se sisälsi jo kaikki ne alkuaineet, jotka siinä nykyäänkin esiintyvät. Alkuaineet määritellään aineiksi, joita ei voida jakaa ja jotka eivät muutu toisiksi aineiksi kemiallisissa prosesseissa.

Maapallon alkuaineet ovat alkuräjähdyksen jäännöksiä, joihin on sekoittunut tähtien räjähdyksistä, supernovista, peräisin olevaa ainetta. Kun suuret tähdet räjähtävät, alkuaineet sinkoutuvat avaruuteen, missä ne muodostavat ohuen sumuverhon. Maakin on syntynyt tällaisesta sumusta.

Maa oli aikoinaan niin lämmin, että kaikki aine oli nestemäisessä muodossa. Siksi raskaat alkuaineet, kuten rauta, vajosivat sen ytimeen. Geologit arve-levat, että myös suurin osa kullasta on ytimessä. Kevyet alkuaineet, kuten happi, alumiini ja kalsium, muodostivat Maan vaipan ja kuoren.

Vain hyvin harvat alkuaineet esiintyvät puhtaana luonnossa. Yleensä ne ovat yhdistyneet toisiinsa kemiallisin sidoksin. Puhtaan alkuaineen tuottaminen saattaa olla vaativa ja kallis prosessi, koska aineet ovat usein sitoutuneet toisiinsa hyvin tiukasti.

Nykyään tunnetaan 118 alkuainetta. Niistä vain järjestelmän 83 ensimmäistä ovat vakaita. Alkuaineet, joiden järjestysluku on vähintään 84, ovat radioaktiivisia ja ne hajoavat muiksi alkuaineiksi – osa niistä sekunnin murto-osassa. Siksi käytännössä käytettävissä on vain noin 80 eri alkuainetta.

Vanhaa perua

Maapallo sisältää runsain määrin erilaisia alku­aineita, jotka kasautuivat planeetalle miljardeja vuosia sitten Aurinkokunnan muodostuessa. Niiden määrä muuttuu vain vähän, kun radio­aktiiviset aineet hajoavat. Nykyisillä tekniikoilla voidaan hyödyntää vain niitä alkuaineita, jotka sijaitsevat Maan ylimmässä kerroksessa, kuoressa.

Tärkeiden alkuaineiden niukkuus vaatii ihmiskunnalta tulevaisuudessa uudenlaisia ratkaisuja: aineet kierrätetään tai niitä louhitaan Aurinkokunnan muista kolkista, kuten asteroideilta.

Teema

Lue tästä

Ehkä sinua kiinnostaa...

TILAA TIETEEN KUVALEHDEN UUTISKIRJE

Voit ladata ilmaisen erikoisnumeron, Uskomattomat aivot, heti, kun olet tilannut uutiskirjeen.

Etkö löytänyt, mitä etsit? Tee haku tästä: