От электроники до лопаток турбин: почему рутений продолжает обновлять ценовые рекорды

Цены на рутений на мировом рынке за последние пять лет выросли в десять с половиной раз — с 40 долларов за тройскую унцию до 415 долларов. С начала года котировки подскочили в полтора раза и пока не думают менять траекторию движения. По оценке компании Heraeus, цены на этот металл в текущем году могут подняться до 500 долларов за унцию.

Ключевыми игроками на рынке рутения являются компании Johnson Matthey (Великобритания), American Elements(США), Tanaka Kikinzoku (Япония), Dyesol (Австралия) и «Норникель». Рутений обычно получают как побочный продукт при добыче других металлов платиновой группы, поэтому его предложение, как и в случае с иридием, не может быстро изменяться вслед за спросом. Предложение в 2020 году составило около 1 миллиона унций. По данным Johnson Matthey, в прошлом году поставки всех металлов платиновой группы из ЮАР снизились на 27%, производство на шахтах уменьшилось на 17% из-за крупной аварии на одном из горно-обогатительных комбинатов страны. Однако рутений начинает всё шире использоваться во многих сферах, и на рынке возникла угроза дефицита.

Мировое потребление рутения в 2020 году составило около 1 миллиона 200 тысяч унций. Это довольно редкий элемент, его концентрация в земной коре составляет в среднем около ста частей на триллион.

Больше всего этого металла платиновой группы используется в электронике, химической промышленности, металлургии и медицине. На электрические и электронные компоненты приходится около половины мирового спроса. Рутений, вместе с другими металлами платиновой группы используют для создания легких, устойчивых к истиранию и высоким температурам покрытий на электрических контактах. Термопары, сделанные из рутениево-иридиевого сплава, можно использовать для измерения очень высоких температур.

В металлургии рутений применяют для повышения прочностных характеристик сплавов: он содержится в лопастях реактивных двигателей, топливной аппаратуре самолетов и вертолетов и даже в космических спутниках.

Рутений используют в покрытиях жестких магнитных дисков для компьютеров: с его помощью можно увеличивать плотность записи информации на носителях, что увеличивает объем или уменьшает размер электронных компонентов. До недавнего времени рутений применялся в экранах плазменных телевизоров, но сейчас эту технологию постепенно вытесняют с потребительского рынка устройства на OLED.

Но в электронике у рутения появляются и новые применения: исследователи из Бельгии продемонстрировали, как можно использовать этот металл для создания электронных компонентов и соединений между ними, которые могут поддерживать микрочипы с размерами в 2 нм. Сейчас минимальный размер компонентов в широком коммерческом применении — 6 нм. Это значит, что использование рутения в электронике будет расти по мере того, как будет продолжаться миниатюризация.

Самый быстрорастущий сектор — медицина и фармацевтика. Там спрос, по оценкам агентства R&D.com, будет расти почти на 8% в год. Во-первых, рутений используют как окрашивающий материал при проведении различных анатомических исследований. Во-вторых, металл применяют при радио- и химиотерапии злокачественных опухолей. Второе направление будет увеличиваться опережающими темпами из-за постепенного повышения среднего возраста жителей планеты. Соединения рутений обладают уникальными биохимическими свойствами, которые тормозят рост новообразований и препятствуют развитию метастазов. Особенно ярко эти характеристики проявляются при лечении опухолей легких.

Еще одно направление медицинского использования рутения — диагностика поврежденных клеток, которые выделяют угарный газ при различных воспалительных процессах. Рутениевый сенсор, разработанный в Лондонском колледже, позволяет быстро оценить состояние клеток в тканях и понять степень их поражения. В отличие от схожих тест-систем на основе палладия, рутений гораздо менее токсичен для пациентов, а результат с помощью новых соединений можно получить быстрее. Этот инструмент может оказаться полезным для онкологов, которые могут лучше контролировать побочные эффекты курсов химиотерапии.

Транспорт может стать ещё одним перспективным рынком для соединений рутения. В начале апреля ученые из Корейского института науки и технологий опубликовали работу, в которой описали новый тип катализатора на основе рутения. С его помощью можно расщеплять аммиак на воду и азот, не выделяя при этом других вредных соединений. Катализатор способен долго сохранять свои рабочие свойства, несмотря на крайне высокую температуру реакции. Потенциально аммиак может стать основой водородной энергетики, так как технологии его получения и транспортировки уже отработаны, а содержание водорода на кубометр топлива больше, чем в системах с сжиженным водородом.

Наночастицы рутения на подложке из углеродных нанотрубок оказались, судя по результатам работы исследователей из Института науки и технологий в Улсане, самым перспективным катализатором для получения экологически чистого водорода путем электролиза из воды. Эффективность процесса превышает 92%. Для сравнения, существующие сейчас системы с катализатором на основе платины показывают эффективность в районе 86%.

Не стоит забывать и о применении рутения в ювелирной промышленности. С его помощью можно повышать прочность изделий и придавать ему особую окраску графитового или полностью черного цвета в зависимости от концентрации рутения в сплаве. Например, в этом году в коллекции весна-лето 2021 Chanel выпустила серию украшений (ожерелье, серьги и брошь) из сплава золота и рутения. Fendi выпускала серию украшений с рутением для мужчин, в которую входят кольцо, браслет, ожерелье и брошь.