شركة USA Rare Earth الأمريكية تتعاون مع شركة حوسبة كمومية فرنسية لتطوير تقنية فعّالة لفصل العناصر الأرضية النادرة

تتعاون USA Rare Earth مع شركة الحوسبة الكمومية الفرنسية Pasqal وخبير الذكاء الاصطناعي الصناعي Riven Systems، بهدف تطوير طرق أكثر فعالية لفصل العناصر الأرضية النادرة. أُعلن عن المشروع في 17 سبتمبر، وسيعتمد على التعلم الآلي الكمومي والتجارب المخبرية الآلية لتحديد الجزيئات التي ترتبط بشكل أكثر فعالية بالعناصر الأرضية النادرة. وتأمل هذه الشركات أن يُمكّن هذا النهج تشغيل منشآت معالجة أصغر، تستهلك طاقة أقل وتُخفض تكاليف التشغيل. ويستهدف المشروع فجوة معالجة جوهرية تتعلق بتحويل المواد المختلطة إلى أكاسيد فردية، تُستخدم على نطاق واسع في التصنيع المتقدم وغيرها من القطاعات الاستراتيجية.

تتصدر الصين حاليًا هذه الحلقة من سلسلة التوريد، لا سيما في مجال العناصر الأرضية النادرة الثقيلة مثل النيوديميوم والإربيوم والإتريوم.

الخلفية التقنية لخطة التعاون

قال Alex Moyes، نائب الرئيس الأول للعمليات upstream في USA Rare Earth: «إن التحدي الرئيسي الذي تواجهه صناعة العناصر الأرضية النادرة خارج آسيا هو فصل كربونات العناصر الأرضية النادرة المختلطة (MREC) المُنتجة في العمليات upstream إلى أكاسيد فردية». ولن تعتمد خطة الشراكة بشكل رئيسي على اختبارات التجربة والخطأ المستهلكة للوقت، بل ستسعى إلى إنشاء نظام قائم على البيانات لاكتشاف المواد الاستخلاصية. وهذه الجزيئات الكيميائية ترتبط بشكل انتقائي بعناصر أرضية نادرة محددة خلال عملية المعالجة، مما يساعد المشغلين على فصلها عن المادة الخام المختلطة.

يمكن للمواد الاستخلاصية الأكثر فعالية أن تُقلل عدد مراحل المعالجة المطلوبة، وكذلك المعدات والمواد الخام اللازمة. وتقول USA Rare Earth إن ذلك سيخفض التكاليف الرأسمالية والتشغيلية للمنشآت المستقبلية، مع تقليل البصمة البيئية في الوقت ذاته.

التجارب الآلية في المختبر

وفقًا للخطة، ستستخدم Riven Systems مختبرها الذاتي لفصل المعادن في إجراء آلاف التجارب الآلية. وستُستخدم البيانات الكيميائية الناتجة لتدريب نماذج التعلم الآلي للتنبؤ بمدى انتقائية ارتباط المواد الاستخلاصية المختلفة بالعناصر الأرضية النادرة. وستستعين Pasqal بوحدة المعالجة الكمومية القائمة على الذرات المتعادلة لمقارنة أداء نماذج التعلم الآلي الكمومي مع النماذج التي تعمل على الحاسبات التقليدية. وستساعد هذه النتائج USA Rare Earth في تحديد المواد الاستخلاصية الواعدة لإجراء مزيد من الاختبارات. «إن المواد الأرضية النادرة بالغة الأهمية، وتحسين طرق معالجتها يتجاوز أثره صناعة بعينها».

هكذا قال الرئيس التنفيذي لشركة Pasqal، Wasiq Bokhari.

وستستهدف هذه التجارب المواد التي تعتزم USA Rare Earth معالجتها، بما في ذلك المواد الخام من جسم خام Round Top الواقع في Sierra Blanca بولاية تكساس، وكربونات العناصر الأرضية النادرة المختلطة من أطراف ثالثة، إضافةً إلى البُرادة الناتجة عن تصنيع المغناطيسات (المعروفة باسم swarf). وقد يتطور مشروع التعلم الآلي الأولي ليصبح مسارًا متكاملًا لاكتشاف المواد الاستخلاصية، يجمع بين النمذجة الحاسوبية والتجارب الآلية والتحقق الفيزيائي. وفي هذا النظام، ستحدد نماذج التعلم الآلي الكمومي من Pasqal الجزيئات عالية الإمكانات قبل أن تختبرها Riven في مختبرها الذاتي.

وسيجري التحقق من أفضل المرشحين إمكانًا في منشأة البحث والتطوير التابعة لشركة USA Rare Earth في Wheat Ridge بولاية كولورادو، قبل أن تُدمج لاحقًا في عمليات المعالجة لدى الشركة. «يُعد الذكاء الاصطناعي والمختبرات الذاتية الحدود التالية في معالجة المعادن الحيوية». هكذا قال الدكتور Orion Archer Cohen، كبير المسؤولين التقنيين والمؤسس المشارك لشركة Riven Systems.

يجمع هذا التعاون بين الخبرة الأمريكية في العناصر الأرضية النادرة والأتمتة، وتقنية الحوسبة الكمومية الفرنسية، بهدفه الأوسع المتمثل في المساعدة في بناء سلسلة توريد غربية أكثر كفاءة وتنافسية للمواد الأرضية النادرة.

تعزيز التنافسية العالمية لسلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة

تواجه الولايات المتحدة منافسة شديدة من الصين في سلسلة توريد العناصر الأرضية النادرة، لا سيما في إنتاج العناصر الأرضية النادرة الثقيلة. ولا يقتصر هذا التعاون على الاستفادة من تقنيتي الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي، بل يسعى أيضًا إلى تحسين كفاءة الاستخلاص عبر منهج قائم على البيانات. ولا يقتصر أثر ذلك على خفض تكاليف الإنتاج فحسب، بل يمتد إلى تقليل الأثر البيئي، وهو أمر بالغ الأهمية للولايات المتحدة وحلفائها في بناء سلسلة توريد أكثر تنافسية للمواد الأرضية النادرة. ومع تزايد الطلب على المواد الأرضية النادرة، قد يُسهم نجاح هذه التقنية في تغيير معالم السوق العالمية.