Att komma in vid 27 på ditt periodiska system är kobolt, ett viktigt element i laddningsbara batterier och jetmotorer. År 2018, det amerikanska inrikesdepartementet utfärdade en lista med 35 kritiska mineraler som den amerikanska ekonomin inte kan leva utan, inklusive kobolt. Kobolt anses till och med vara en nationell säkerhetsrisk eftersom det mesta bryts i en politiskt instabil region i Afrika och förädlas i Kina.

Låt oss lära oss mer om denna mångsidiga metall, först uppskattad för sin förmåga att skapa levande blå keramik och nu nyckeln till elbilarnas framtid. Vi börjar med lite folklore.

Kobolt fick sitt namn från Gnomes

Århundraden sedan, gruvarbetare i Schneebergbergen i dagens Tyskland stötte på ett problem. De huggade in i bergssidan på jakt efter metallrik malm, specifikt silver och nickel. Men när de försökte smälta malmen i dess värdefulla metallkomponenter, viss orenhet förstörde hela tiden processen.

Att vara medeltiden, gruvarbetarna skyllde sina smältproblem på besvärliga kopelts eller kopolds , ett medeltida tyskt ord för "gnome" eller "goblin". Enligt legenden, de kopolds bodde i Schneeberg -gruvorna och gillade att busa människor genom att byta ut silver och nickel i deras malm mot ett fult mineral som släppte ut giftiga ångor under smältprocessen. De fick också skulden för grottor.

Som med alla goda gamla legender, gnomehistorien hade ett gran av sanning. Silver- och nickelsmältningsprocessen komplicerades av höga halter naturligt förekommande kobolt i Schneeberg -berget. Och ett mineral som kallas kobaltit innehåller arsenik och svavel, vilket kan vara dödligt om det släpps i ett lufttätt gruvaxel.

Kobolt, elementärmetallen, isolerades och namngavs först 1735 av den svenska kemisten Georg Brandt, en tidig kritiker av alkemi och förmodligen inte ett fan av tomtar, antingen.

Forntida egyptier och kineser älskade koboltblått

Även om kobolt inte fick sitt namn förrän på 1700 -talet, koboltbaserade pigment och färgämnen har uppskattats för sin rika blå nyans i årtusenden.

Koboltinstitutet säger att keramik och glas som innehåller koboltbaserade glasyrer har återhämtats från egyptiska gravar med anor från minst 2, 600 år. Och det berömda blå kinesiska porslinet från Tang (600-900 CE) och Ming (1350-1650 CE) dynastier var också inglasade med koboltbaserade mineraler.

Ren kobolt är en glänsande grå färg, men det kan omvandlas till ett ljusblått pulver genom att ta koboltoxider och behandla dem med en process som kallas kalcinering som utsätter koboltrika mineraler för temperaturer över 2, 012 grader F (1, 100 grader C). Den slående färgen som kallas koboltblå är gjord genom uppvärmning av koboltoxid (Co ₃ O ₄ ) med aluminiumsilikater vid 2, 192 grader F (1, 200 grader C).

En mängd andra nyanser - mazarinblå, pilblå, blå-svart-kan göras genom att kombinera koboltoxid med andra mineraler. Små mängder blå koboltfärger används också som en "avfärgare" för att avlägsna gulaktiga inslag i glas från järnföroreningar.

Kobolt användes nästan uteslutande som ingrediens i pigment och färger fram till 1900 -talet. År 1916, mer än 70 procent av all kobolt som bryts och raffineras i världen, som bara var 440 ton (400 ton), användes som oxider för färgämnen, enligt Cobalt Institute.

Halva världens kobolt används för laddningsbara batterier

De uppladdningsbara litiumjonbatterierna i din smartphone, surfplatta och elfordon, åtminstone delvis, på kobolt. Kobolt är en av de viktigaste ingredienserna, tillsammans med andra metaller som litium, nickel och mangan, inuti dessa snabbladdningar, hållbara batterier som driver våra digitala liv. Cirka 50 procent av kobolten som produceras världen över används för laddningsbara batterier.

Kobolt finns i katoden (den positivt laddade elektroden) hos litiumjonbatterier. När ett litiumjonbatteri laddas, litiumjoner flödar från katoden till den negativt laddade anoden, där de lagras. När batteriet är urladdat, jonerna flyter tillbaka till katoden och elektroner släpps för att driva telefonen eller elmotorn.

Kobolt har två medfödda egenskaper som gör den idealisk för batteritillämpningar:termisk stabilitet och hög energitäthet. Katoder tillverkade med kobolt överhettas inte lätt eller tar eld, vilket är en stor säkerhetsfråga, och de kommer också att kunna lagra och överföra mer energi. Kobolt finns inte bara i katoderna i litiumjonbatterier, men också i andra populära laddningsbara batterier som nickel-kadmium och nickel-metallhydridbatterier.

Eftersom kobolt för närvarande utgör mellan 10 och 33 procent av laddningsbara katoder, bilindustrin kommer att behöva mycket mer kobolt för att driva elbilarnas framtid. En analys förutspår att koboltbehovet från personbilar ensam kommer att fyrdubblas från mer än 27, 500 ton (25, 000 ton) år 2020 till över 110, 231 ton (100, 000 ton) år 2025.

Det är supernyttigt i superlegeringar

När rymdingenjörer behöver ett material som tål den intensiva värmen inuti en jet- eller raketmotor, de vänder sig till "superlegeringar" gjorda med kobolt.

Superlegeringar är högpresterande metaller som tjänar sitt flashiga namn på grund av extremt hög motståndskraft mot slitage och värme. Nickelbaserade superlegeringar överträffar koboltlegeringar för spänningsmotstånd vid temperaturer upp till 1, 706 grader F (930 grader C). Utöver den extrema temperaturen, koboltbaserade superlegeringar visar verkligen sina saker.

Kobolt har en högre smältpunkt än nickel och koboltlegeringar är mer motståndskraftiga mot värmekorrosion. Därför hittar du koboltlegeringar i stationära fenor för gasturbinmotorer, som tar mest av den intensiva värmen som genereras av jetmotorer utan att slits ner och misslyckas.

Det är mestadels utvunnet i ett oroligt land

En av huvudorsakerna till att kobolt landade på det amerikanska inrikesdepartementets lista över "kritiska mineraler" för nationell säkerhet är att hälften av världens kobolt bryts i Demokratiska republiken Kongo (DRC). Som en rapport från U.S. Geological Survey förklarar, Demokratiska republiken Kongo har en dålig historia av regeringens korruption, kränkningar av de mänskliga rättigheterna och miljöskador i samband med koboltbrytning.

Det är inte bara människorättsgrupper som Amnesty International som oroar sig för otrygga och oetiska arbetsmetoder relaterade till oreglerad ”hantverksmässig” koboltbrytning i Demokratiska republiken Kongo. DRC:s politiska och miljömässiga instabilitet innebär att en stor del av koboltförsörjningskedjan är sårbar för störningar. Om den högteknologiska ekonomin förlitar sig på en stadig tillgång på kobolt, till stor del att användas i laddningsbara batterier, än problem i Demokratiska republiken Kongo kan bromsa den ekonomiska tillväxten över hela världen.

USGS -rapporten noterar också att Kina är den främsta raffinatören för kobolt och en av de största finansiella stödjare för stora koboltbrytningsverksamheter i Demokratiska republiken Kongo. Som det står, den amerikanska tekniksektorn är enormt beroende av en instabil källa i Demokratiska republiken Kongo och en omtvistad handelspartner i Kina för sin koboltförsörjning. Vilket står för det sista faktumet på utlistan.

USA håller på att börja koboltbryta

Enligt siffror från 2015, USA förbrukade 10 procent av världens kobolt medan de producerade mindre än 1 procent av den globala koboltförsörjningen.

Kobolt finns inte överallt, men det är inte heller ett särskilt sällsynt mineral - det ligger 32:a i överflöd i jordskorpan. Endast två gruvor i Kanada och Marocko kan utvinna ren koboltmalm, medan majoriteten utvinns som en biprodukt av koppar- och nickelbrytning. En av världens rikaste koboltfyndigheter finns i Centralafrikanska Copperbelt i Demokratiska republiken Kongo.

USA., dock, är inte välsignad med många högkvalitativa koboltavlagringar, vilket gör det svårare att gruva lönsamt. Gruvindustrin har också klagat på en långsam tillståndsprocess för att möjliggöra mineralutforskning, både på land och till havs. Trump -administrationen har uppmanat inrikesdepartementet att påskynda tillståndsprocessen i ett försök att minska USA:s beroende av utländska källor till kritiska mineraler som kobolt.

Trots tillstånd och geologiska hinder, det har skett vissa framsteg inom amerikansk koboltbrytning. Under 2014, Eagle Mine på Michigan Upper Peninsula började bryta nickel och koppar med kobolt och andra mineraler som en biprodukt. Och Amerikas första gruva dedikerad till kobolt gör sig redo att gå i produktion 2020 i Idaho.

Kobolt är ett viktigt mikronäringsämne i djur- och människodiet. Hartsvin som kor omvandlar kobolt till kobalamin, även känd som vitamin B12. Maten med den högsta koncentrationen av kobolt är choklad!