Jepun bergerak melombong nadir bumi laut dalam bagi mengurangkan kebergantungan kepada China

Nadir bumi laut dalam berhampiran Minamitorishima beralih daripada teori kepada percubaan

Jepun sedang membuat persiapan bagi percubaan pertama di dunia untuk mengangkat lumpur kaya nadir bumi dari dasar laut dalam berhampiran Minamitorishima, sebuah atol terpencil kira-kira 1,900 hingga 2,000 kilometer di tenggara Tokyo. Perancang kerajaan berkata perlombongan percubaan akan bermula pada Januari 2026, dengan sasaran kedalaman 5,000 hingga 6,000 meter. Matlamatnya bukan untuk meraih keuntungan segera. Tujuannya ialah bekalan domestik yang stabil bagi logam yang menjadi asas kepada kenderaan elektrik, turbin angin, telefon pintar, peralatan perubatan dan senjata canggih. Percubaan itu menyusul selepas China mengetatkan kawalan eksport terhadap beberapa unsur nadir bumi yang penting, langkah yang menggoncang pengeluar kenderaan dan elektronik di seluruh dunia.

Sumber yang disasarkan Jepun ini luar biasa. Tinjauan di dalam zon ekonomi eksklusif Jepun telah mengenal pasti lapisan lumpur dengan kepekatan unsur nadir bumi yang tinggi, termasuk kategori berat dan sederhana yang sukar didapati serta mahal. Penyelidik menganggarkan rizab di sekitar Minamitorishima berjumlah kira-kira 16 juta tan, dengan gred bagi sesetengah unsur melebihi deposit daratan lazim. Analisis oleh saintis Jepun pada 2018 menyifatkan deposit itu berpotensi membekalkan nadir bumi tertentu selama ratusan tahun, dalam julat kira-kira 420 hingga 780 tahun bergantung pada unsurnya. Potensi itu menjadikan Minamitorishima aset strategik ketika persaingan global mendapatkan mineral kritikal semakin sengit.

Bahagian yang sukar ialah mengubah potensi menjadi bekalan. Perlombongan pada kedalaman 6,000 meter belum pernah dilakukan pada skala besar. Dalam ujian itu, paip akan diturunkan dari kapal penyelidikan laut dalam kendalian Agensi Sains dan Teknologi Marin-Bumi Jepun, mengangkut lumpur ke permukaan, kemudian menghantarnya ke tanah besar untuk dianalisis dan diasingkan unsur seperti disprosium, terbium, neodimium dan gadolinium. Jika percubaan berjaya, Jepun merancang beralih kepada sistem perintis pada Januari 2027 yang mampu mendapatkan semula kira-kira 350 tan lumpur sehari. Pegawai mengakui pertukaran yang perlu dipertimbangkan. Setiap pelayaran akan menelan belanja besar, margin kejuruteraan amat kecil, dan kapasiti penapisan baharu diperlukan sebelum sebarang logam sampai ke kilang. Penghantaran komersial pertama disasarkan pada 2028, tetapi kejayaan bergantung pada teknologi, harga dan sokongan dasar.

Mengapa logam ini penting dalam kehidupan moden

Nadir bumi ialah kumpulan 17 unsur logam yang menjadikan elektronik moden dan perkakasan tenaga bersih lebih kecil, kuat dan cekap. Nama yang paling dikenali termasuk neodimium, praseodimium dan samarium, yang penting untuk magnet kekal berkuasa di dalam motor kenderaan elektrik dan penjana turbin angin. Unsur lebih berat seperti disprosium dan terbium membantu magnet mengekalkan prestasi pada suhu tinggi, yang penting dalam rangkaian pemacu dan komponen aeroangkasa. Unsur lain, termasuk itrium, europium dan gadolinium, digunakan dalam paparan, laser, pengimejan perubatan dan aloi khusus.

China menguasai perlombongan dan pemprosesan nadir bumi, khususnya penapisan menjadi oksida, logam dan aloi magnet yang digunakan oleh pengilang. Kepekatan itu mewujudkan titik sekatan bekalan. Tahun ini, Beijing memperluas kawalan eksport terhadap beberapa nadir bumi sederhana dan berat, berasaskan sekatan terdahulu. Langkah itu mengganggu perancangan bekalan, mencetuskan turun naik harga dan menambah risiko geopolitik bagi pengilang. Amerika Syarikat bertindak balas dengan ancaman tarif baharu, manakala kerajaan negara sekutu menggesa penyelarasan untuk mempelbagaikan bekalan.

Jepun pernah melalui keadaan ini. Pada 2010, pertikaian diplomatik mencetuskan kejatuhan mendadak eksport nadir bumi China ke Jepun. Ketika itu, Jepun bergantung kepada China bagi kira-kira 90 peratus keperluannya. Usaha mempelbagaikan bekalan sejak itu, termasuk kontrak baharu di Australia, India dan Kazakhstan serta pelaburan dalam kilang penapisan di Malaysia dan Vietnam, telah mengurangkan bahagian itu kepada sedikit kurang daripada 60 peratus. Namun, kerentanan masih wujud. Gangguan singkat pun boleh menjejaskan barisan pengeluaran, seperti yang berlaku apabila kawalan eksport awal tahun ini memaksa Nissan dan Suzuki menghentikan sementara operasi pemasangan tertentu.

Keistimewaan Minamitorishima

Sumber di Minamitorishima bukan bijih daratan konvensional atau kawasan mineral batuan keras. Ia berupa lumpur. Sampel teras dan tinjauan menunjukkan campuran luar biasa dengan kepekatan nadir bumi berat dan sederhana yang lebih tinggi. Hal ini penting kerana unsur berat lebih sukar didapati dan harganya lebih tinggi. Lumpur itu juga mengandungi lebih sedikit hasil sampingan radioaktif berbanding banyak bijih nadir bumi daratan, sekali gus mengurangkan sebahagian bahaya pemprosesan dan cabaran pengendalian sisa.

Geografi menjadi kekuatan dan juga kelemahan. Deposit itu terletak dalam zon ekonomi eksklusif Jepun, yang memberikan Tokyo kawalan terhadap penerokaan dan pengeluaran. Tapaknya terpencil, kira-kira 100 hingga 150 kilometer dari atol itu, pada kedalaman air 5,000 hingga 6,000 meter. Keterpencilan ini menyukarkan logistik dan tindak balas kecemasan, manakala kedalaman ekstrem menguji had kejuruteraan luar pesisir semasa. Tidak seperti nodul mangan yang terletak di dasar laut di bahagian lain Pasifik, sasaran di sini ialah lumpur berbutir halus yang perlu dipam sebagai buburan. Dalam sebarang operasi akan datang, jurutera perlu mengumpulkan beberapa ribu tan sehari untuk mencapai skala ekonomi.

Komposisi unsur berat yang jarang ditemui

Analisis menekankan kandungan disprosium dan terbium dalam lumpur Minamitorishima, selain neodimium dan gadolinium. Komposisi unsur berat ini membezakannya daripada banyak deposit daratan di luar China, yang lazimnya lebih kaya dengan unsur ringan. Gambaran sumber Jepun di laut tidak terhad kepada lumpur nadir bumi. Tinjauan berasingan yang diketuai penyelidik Jepun mengenal pasti lebih 200 juta tan nodul mangan yang mengandungi sejumlah besar kobalt dan nikel pada kedalaman sekitar 5,500 meter di kawasan Pasifik yang lebih luas. Anggaran menunjukkan kira-kira 610,000 tan kobalt, bersamaan penggunaan Jepun selama kira-kira 75 tahun pada kadar semasa, dan kira-kira 740,000 tan nikel, atau sekitar 11 tahun permintaan domestik. Angka itu menyerlahkan nilai strategik sumber dasar laut yang lebih luas, sambil turut menunjukkan besarnya cabaran kejuruteraan.

Rancangan Jepun melombong pada kedalaman 6,000 meter

Projek kerajaan itu diuruskan oleh platform nasional bagi pembangunan lautan inovatif, dengan kerjasama Agensi Sains dan Teknologi Marin-Bumi Jepun. Paip yang diturunkan dari kapal penyelidikan akan mengangkat lumpur dari dasar laut ke permukaan. Kapal itu, termasuk kapal penggerudian ultra laut dalam Chikyu, mampu mengendalikan muatan berat dan rangkaian paip yang panjang. Percubaan awal akan menumpukan pada pembuktian konsep. Satu operasi dijangka mendapatkan kira-kira 35 tan lumpur untuk kajian makmal, yang mungkin mengandungi puluhan kilogram unsur nadir bumi. Kejayaan akan membuka jalan kepada sistem perintis pada 2027 yang direka untuk memindahkan 350 tan sehari, jumlah yang sesuai untuk menguji pengasingan dan penapisan pada skala besar.

Paip, pengepaman dan buburan

Lumpur dasar laut itu mempunyai konsistensi seperti tanah liat. Untuk mengangkutnya merentasi turus air sedalam 5,000 hingga 6,000 meter, pengendali perlu mencampurkannya dengan air laut bagi menghasilkan buburan yang stabil. Buburan itu perlu mengalir melalui paip yang lebih panjang daripada rangkaian paip yang lazim digunakan dalam operasi minyak laut dalam. Banyak penaik medan minyak mencapai kira-kira 3,500 meter. Paip yang lebih panjang menambah berat dan meningkatkan risiko getaran. Jurutera telah memodelkan dinamik paip bagi mengelakkan gerakan resonans yang boleh menyebabkan kelesuan bahan. Peralatan di dasar laut mesti teguh tetapi ringkas, kerana penyelenggaraan pada kedalaman itu berisiko dan mengambil masa. Pasukan Jepun telah membangunkan jentera untuk mengisar lumpur menjadi zarah kira-kira 4 milimeter atau lebih kecil, bagi memudahkan pengepaman sambil meminimumkan penggunaan tenaga. Reka bentuk sistem turut mengambil kira lapisan sedimen lemah di bawah lumpur dan disesuaikan supaya asasnya tidak tenggelam atau runtuh di bawah beban.

Dari kapal ke darat

Setibanya di kapal, air akan disingkirkan daripada buburan itu sebelum ia dibawa ke tanah besar untuk mengasingkan unsur nadir bumi menjadi oksida dan logam. Pegawai telah membincangkan pembinaan unit prapemprosesan kecil di Minamitorishima pada fasa kemudian bagi mengurangkan jumlah yang perlu diangkut. Lumpur laut dalam mempunyai kandungan torium dan uranium radioaktif yang agak rendah berbanding banyak bijih daratan, yang boleh memudahkan pengendalian sisa. Walaupun begitu, langkah pemprosesan pertengahan masih rumit. Kapasiti penapisan baharu amat penting kerana pengasingan nadir bumi melibatkan peringkat pengekstrakan pelarut berulang, kawalan pH yang teliti dan jaminan kualiti yang ketat untuk mencapai piawaian ketulenan yang diperlukan bagi magnet berprestasi tinggi dan komponen elektronik.

Risiko alam sekitar dan perbahasan saintifik

Perlombongan laut dalam menimbulkan kontroversi. Para saintis memberi amaran bahawa ekosistem di kedalaman abisal kurang difahami dan pulih dengan perlahan. Kepulan sedimen yang terhasil daripada pengumpul dan pam boleh menimbus organisma penapis dan mengubah kimia air. Bunyi peralatan berat mungkin menjejaskan mamalia marin dan ikan. Terdapat juga kebimbangan tentang sejauh mana zarah halus bergerak dalam turus air dan sama ada logam surih boleh memasuki siratan makanan. Risiko ini sukar diukur kerana hanya sedikit kajian terkawal dilakukan pada skala yang dipertimbangkan untuk operasi komersial.

Program Jepun dijalankan secara berperingkat, sekali gus memberi masa untuk mengumpulkan data alam sekitar dan menyesuaikan kaedah. Perlombongan percubaan di Minamitorishima akan memetakan tingkah laku kepulan sedimen dalam arus setempat dan mengukur pemendapan semula sedimen. Jurutera boleh mengubah kadar pam, kepala pengumpul dan titik pelepasan bagi mengehadkan penyebaran zarah. Pengawal selia akan menilai keluasan tapak operasi, jadual bermusim dan pemantauan biodiversiti semasa menimbang permit akan datang. Hujah saintifik yang menyokong sikap berhati-hati adalah kukuh, dan perbahasan tentang tahap risiko yang boleh diterima akan berlangsung seiring usaha kejuruteraan.

Peraturan antarabangsa juga sedang berkembang. Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa merancang memuktamadkan kod perlombongan bagi aktiviti di perairan antarabangsa. Tapak Minamitorishima terletak dalam perairan Jepun, maka undang-undang domestik terpakai. Walaupun begitu, piawaian global dan jangkaan pemberi pinjaman mempengaruhi pembiayaan serta perjanjian pembelian. Beberapa bank utama telah mengetatkan dasar pembiayaan projek perlombongan laut dalam sehingga kesan alam sekitarnya lebih difahami.

Ekonomi, kos dan pihak yang membayar

Projek yang diterajui kerajaan ini dirangka sebagai dasar ekonomi dan keselamatan negara. Tujuannya adalah membina pilihan bekalan mineral kritikal dalam negara walaupun kos awal melebihi harga pasaran. Setiap pelayaran luar pesisir dijangka menelan belanja lebih 150 juta yen. Sistem paip khusus sedalam 6,000 meter dan peralatan berkaitan menelan kos dalam lingkungan puluhan bilion yen, dengan satu perolehan dilaporkan berjumlah kira-kira 12 bilion yen. Peralihan daripada pembuktian konsep kepada loji perintis, kemudian operasi berterusan, memerlukan kapal, peralatan dasar laut dan kilang darat baharu. Kos modalnya tinggi dan proses pembelajarannya mencabar.

Harga dan dasar akan menentukan kebolehlaksanaan komersial. Jika permintaan magnet meningkat lebih pantas daripada jangkaan, atau kawalan eksport diperketat sekali lagi, harga yang lebih tinggi mungkin dapat menampung kos operasi luar pesisir. Kejatuhan harga pula akan menangguhkan pencapaian titik pulang modal. Satu lagi halangan ialah penapisan. China menguasai sebahagian besar kapasiti pengasingan global, khususnya bagi unsur berat dan sederhana. Membina rantaian penapisan lengkap di Jepun atau negara rakan mengambil masa dan memerlukan kontrak jangka panjang dengan pengeluar magnet untuk menjamin pelaburan. Pembiayaan juga menjadi tekanan. Sesetengah pemberi pinjaman antarabangsa telah mengenakan sekatan terhadap pembiayaan projek laut dalam sehingga penilaian alam sekitar yang menyeluruh tersedia.

Pegawai menekankan perlunya kesabaran. Jumlah pengeluaran awal dijangka sederhana, kemudian meningkat jika sistem perintis terbukti boleh dipercayai. Tujuannya ialah mendapatkan kepakaran merentas seluruh rantaian, daripada pengekstrakan kepada oksida, logam dan aloi magnet, walaupun kos seunit awal lebih tinggi berbanding bahan import. Hasilnya ialah perlindungan daripada kejutan bekalan dan platform untuk pengembangan apabila teknologi bertambah baik.

China, rantaian bekalan dan politik mineral baharu

Persaingan mendapatkan nadir bumi tidak dapat dipisahkan daripada politik. China mengetatkan kawalan eksport pada April terhadap beberapa nadir bumi sederhana dan berat, seperti disprosium dan terbium yang penting bagi magnet suhu tinggi. Pada 9 Okt, Beijing memperluas kawalan itu dan menambah lebih banyak unsur ke dalam senarai. Pegawai di Washington menyifatkan tindakan tersebut sebagai ancaman langsung terhadap rantaian bekalan industri. Amerika Syarikat memberi isyarat bahawa tarif tambahan sehingga 100 peratus ke atas import China sedang dipertimbangkan, manakala kerajaan negara sekutu menggesa penyelarasan bagi mengelakkan gangguan lampau berulang.

Jepun sedang membina perkongsian yang lebih luas. Penyelarasan dengan Amerika Syarikat, India dan Australia semakin pesat, dan Tokyo juga telah membincangkan kerjasama rantaian bekalan dengan Kesatuan Eropah. Perbincangan ini merangkumi penerokaan, perkongsian data, penapisan dan penyimpanan stok. Usaha itu mencerminkan gerakan lebih luas dalam kalangan ekonomi maju untuk menyebarkan risiko merentas rantau dan mengurangkan titik kegagalan tunggal dalam bekalan mineral kritikal.

Negara jiran di rantau ini turut meneroka dasar laut. Kepulauan Cook, misalnya, telah membuka sebahagian perairannya untuk penerokaan nodul yang kaya dengan nikel, kobalt dan mangan. Walaupun peraturan bagi perairan antarabangsa masih dirangka oleh Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa, projek nasional di dalam zon ekonomi eksklusif, seperti projek Jepun, boleh diteruskan di bawah peraturan domestik. Penerimaan pembeli terhadap bahan dari laut dalam akan bergantung pada piawaian alam sekitar, kebolehkesanan dan keyakinan orang ramai terhadap pemantauan.

Bolehkah Jepun membina rantaian nilai yang lengkap

Mempelbagaikan bekalan hanyalah satu langkah. Untuk memperoleh daya tahan sebenar, Jepun memerlukan lebih banyak kapasiti pemprosesan pertengahan dan hiliran. Ini bermakna kilang pengasingan bagi unsur berat dan sederhana, pengeluaran logam serta penghasilan aloi magnet. Jepun menyokong pelaburan di Malaysia dan Vietnam untuk memperluas penapisan di luar China, tetapi unsur berat masih menjadi bahagian paling terbatas dalam rantaian itu. Lumpur Minamitorishima menjanjikan potensi dalam hal ini, dengan syarat unsur-unsurnya dapat diasingkan secara cekap dan mencapai tahap ketulenan yang setanding.

Mengurangkan permintaan ialah satu lagi cara. Penyelidik dan pengilang sedang membangunkan magnet yang menggunakan lebih sedikit nadir bumi, atau langsung tidak menggunakannya. Reka bentuk awal boleh menggantikan sebahagian kandungan disprosium atau mengubah komposisi kepada unsur yang bekalannya kurang terbatas, namun terdapat pertukaran dari segi saiz atau prestasi. Kitar semula juga semakin maju. Nissan dan Universiti Waseda sedang membangunkan proses untuk mendapatkan semula nadir bumi daripada motor yang telah tamat tempoh penggunaan dan sisa magnet. Jepun telah menambah stok simpanan strategiknya serta membangunkan sistem untuk mengumpul dan memproses semula komponen bernilai daripada produk terpakai. Langkah ini memberikan ruang masa, tetapi tidak menghapuskan jurang yang berpunca daripada kelebihan China dalam pemprosesan.

Logistik sama pentingnya dengan metalurgi. Minamitorishima jauh dari hab industri, maka penambahbaikan kecil dalam penjadualan kapal, prapemprosesan di tapak dan penggunaan kontena boleh mengurangkan kos. Pegawai telah membincangkan pembinaan kilang penapisan ringkas berhampiran atol itu pada fasa kemudian untuk mengurangkan jumlah bahan yang dihantar ke tanah besar. Jika sistem perintis mencapai sasaran pada 2027, bekalan kepada syarikat swasta boleh bermula sekitar 2028. Ujian terakhir ialah menghantar bahan yang konsisten dan memenuhi kelayakan kepada pengeluar magnet. Jika halangan itu dapat diatasi, Jepun akan mempunyai sumber alternatif sebenar bagi beberapa logam paling strategik dalam ekonomi moden.

Perkara Utama

• Jepun akan memulakan perlombongan percubaan lumpur kaya nadir bumi pada kedalaman 5,000 hingga 6,000 meter di luar Minamitorishima pada Januari 2026, yang pertama di dunia pada kedalaman ini.
• Tinjauan menganggarkan deposit itu mengandungi kira-kira 16 juta tan nadir bumi, dengan bahagian unsur berat dan sederhana seperti disprosium dan terbium yang tinggi.
• Matlamatnya ialah menyediakan bekalan domestik demi keselamatan negara, dengan sistem perintis menyasarkan 350 tan lumpur sehari pada Januari 2027 dan potensi bekalan kepada sektor swasta mulai 2028.
• Cabaran kejuruteraan termasuk paip sepanjang 6,000 meter, pengangkutan buburan yang stabil, jentera dasar laut dan kapasiti penapisan darat yang baharu.
• Risiko alam sekitar tertumpu pada kepulan sedimen dan ekosistem laut dalam, dengan percubaan berperingkat dirancang untuk mengumpulkan data dan menyesuaikan kaedah.
• Kosnya tinggi, dengan setiap pelayaran menelan belanja lebih 150 juta yen dan peralatan khusus berharga puluhan bilion yen.
• Kawalan eksport nadir bumi China pada April dan 9 Okt menyerlahkan pendedahan rantaian bekalan; Jepun telah mengurangkan kebergantungannya kepada China daripada kira-kira 90 peratus pada 2010 kepada sedikit kurang daripada 60 peratus kini.
• Jepun memperluas perkongsian dengan Amerika Syarikat, India, Australia dan Kesatuan Eropah, sementara Pihak Berkuasa Dasar Laut Antarabangsa memajukan peraturan bagi perairan antarabangsa.
• Kitar semula, penyelidikan penggantian dan stok simpanan strategik merupakan sebahagian daripada rancangan Jepun, tetapi kapasiti penapisan unsur berat di luar China masih terbatas.
• Jika percubaan berjaya, Minamitorishima boleh menjadi sumber mineral kritikal jangka panjang dan penampan terhadap kejutan bekalan pada masa depan.