PROIECT EDITORIAL FEL, DEDICAT PĂMÂNTURILOR RARE: Gadoliniu (Daniela Goreacii)

Echipa Future Energy Leaders România, platforma de tineret al Comitetul Național Român al Consiliului Mondial al Energiei (CNR-CME), continuă proiectul editorial dedicat materialelor critice, cu o nouă serie de articole dedicată pământurilor rare care vor fi indispensabile în procesul de tranziție energetică. Vom publica articole din partea FEL despre gadoliniu, neodim, cesiu și altele. Citiți astăzi articolul despre gadoliniu.

Autor: DANIELA GOREACII, avocat cu o experiență vastă în sectorul energiei, a reprezentat clienți importanți în litigii notabile din domeniul energetic. În prezent, își consolidează expertiza ca in-house counsel într-o companie din domeniul energiei. Daniela urmează un MBA în Energie la ASE București și este membră activă a Future Energy Leaders Romania, unde coordonează proiecte educaționale precum „Energy 101” și proiectul editorial dedicat metalelor critice.

”Pământurile rare nu sunt chiar atât de rare pe cât sugerează numele lor, însă complexitatea procesului de extracție și rafinare le face cu adevărat prețioase. Din acest grup fac parte 17 elemente chimice, folosite într-o gamă largă de aplicații – de la electronice de ultimă generație, la echipamente medicale, baterii sau turbine eoliene.

Unul dintre ele este gadoliniu, care deși puțin cunoscut în afara cercurilor științifice, este un metal care joacă un rol esențial în multe dintre tehnologiile pe care ne bazăm astăzi — de la imagistica medicală și energia nucleară, până la stocarea datelor și producția de energie regenerabilă. În spatele simbolului chimic Gd se ascunde un element surprinzător de versatil, cu proprietăți unice și aplicații din ce în ce mai relevante într-o lume care caută soluții mai sigure, mai curate și mai eficiente.”

1. Ce este Gadoliniu și unde se folosește?

Gadoliniul este un element chimic cu simbolul Gd și numărul atomic 64. În stare pură (fără oxidare), are un aspect metalic alb-argintiu. Acest metal din grupa pământurilor rare este atât maleabil, cât și ductil, ceea ce îl face ușor de prelucrat. În contact cu oxigenul atmosferic sau cu umiditatea, reacționează lent, formând un strat superficial de culoare închisă.

Elementul a fost descoperit în anul 1880 de chimistul Jean Charles de Marignac, care a identificat oxidul de gadoliniu prin spectroscopie. Numele provine de la gadolinită, unul dintre mineralele în care se găsește acest element, denumit la rândul său în onoarea chimistului finlandez Johan Gadolin. Forma pură a gadoliniului a fost izolată pentru prima dată abia în 1935, de către chimistul Félix Trombe.

2. Aplicație în industrie

Astăzi, gadoliniul este cel mai utilizat otrăvitor absorbant („burnable poison”) în reactoarele nucleare comerciale. Acesta acționează ca absorbant de neutroni, contribuind la controlul procesului de fisiune nucleară. Capacitatea sa de a absorbi neutroni fără a suferi deformări (umflare sau contracție) sub radiație îl recomandă pentru utilizarea în barele de control ale reactoarelor nucleare, esențiale pentru reglarea puterii și asigurarea funcționării în condiții de siguranță.

Pe lângă aplicațiile din domeniul nuclear, gadoliniul — alături de lantan și ytriu — este utilizat și în producția de sticlă optică, unde este necesar un indice de refracție ridicat și o dispersie scăzută.

Începând cu anii 1980, progresele din domeniul medical au dus la utilizarea complexelor de gadoliniu ca agenți de contrast în imagistica prin rezonanță magnetică (MRI), precum și în tratamente radioterapice țintite. În paralel, gadoliniul și-a găsit aplicații semnificative și în electronică, în special în fabricarea dispozitivelor de stocare a datelor și a cipurilor de memorie. Compușii săi sunt folosiți în suporturi magneto-optice de stocare, precum CD-uri și DVD-uri reinscriptibile, datorită capacității acestor materiale de a-și modifica orientarea magnetică sub acțiunea unui laser — mecanism esențial pentru înregistrarea și accesarea informației.

În prezent, materialele pe bază de gadoliniu sunt cercetate pentru potențialul lor de a funcționa ca qubiți, unitățile fundamentale ale informației cuantice. Aceste materiale ar putea îmbunătăți considerabil stabilitatea și durata de coerență a qubiților — două caracteristici esențiale pentru dezvoltarea unor computere cuantice robuste și fiabile.

Cercetările recente vizează și utilizarea compușilor de gadoliniu în domeniul supraconductivității, oferind perspective promițătoare în ingineria electrică. Capacitatea gadoliniului de a manifesta supraconductivitate la temperaturi mai ridicate decât alte materiale poate contribui la dezvoltarea unor sisteme mai eficiente de transport al energiei electrice, dar și la perfecționarea tehnologiei MRI, prin proiectarea unor magneți mai puternici și mai compacți.

În domeniul explorării spațiale, gadoliniul este valoros datorită capacității sale de a absorbi neutroni și raze gamma, ceea ce îl face ideal pentru ecranarea radiațiilor în nave spațiale și sateliți — un aspect esențial pentru protejarea echipamentelor electronice și a echipajelor în misiuni de lungă durată.

Totodată, în sectorul tehnologiilor energetice verzi, gadoliniul contribuie la creșterea eficienței panourilor solare și a turbinei eoliene. Materialele dopate cu gadoliniu sunt capabile să transforme căldura reziduală în electricitate, sporind astfel randamentul panourilor solare. În același timp, proprietățile magnetice ale gadoliniului sunt valorificate în proiectarea turbinei eoliene cu acționare directă, sprijinind tranziția către o producție de energie mai curată și sustenabil.

3. Resursele, producția și cererea de Gadoliniu?

Gadoliniul este obținut în principal ca subprodus al extracției elementelor din seria pământurilor rare, într-un mod similar cu europiul. Este extras în special din monazit și bastnäsit, două dintre cele mai importante minerale care conțin pământuri rare. Aceste resurse sunt exploatate în principal în China, Statele Unite, Australia, Rusia, India, Brazilia, Vietnam și Canada, ceea ce face ca aprovizionarea cu gadoliniu să fie strâns legată de industria globală de minerit a pământurilor rare.

Printre alte minerale ce pot conține gadoliniu se numără xenotimul, loparitul, allanitul, aeschynitul, parisitul, synchysitul și eudialitul. Totuși, abundența naturală a gadoliniului în aceste minerale este mai scăzută comparativ cu elementele ușoare din seria pământurilor rare, precum ceriul sau lantanul, ceea ce face ca extragerea sa să depindă de procesele mai largi de rafinare a pământurilor rare.

La data de 4 aprilie 2025, guvernul Chinei, prin Ministerul Comerțului și Administrația Generală a Vămilor, a anunțat aplicarea imediată a controalelor la export pentru șapte elemente rare din categoria pământurilor medii și grele: samariu (Sm), gadoliniu (Gd), terbiu, disprosiu, lutețiu (Lu), scandiu (Sc) și ytriu (Y). Conform noilor reglementări, exportatorii trebuie să solicite un permis de export de la Ministerul Comerțului, în conformitate cu dispozițiile Legii privind controlul exporturilor și reglementările aplicabile articolelor cu utilizare duală. De asemenea, aceștia au obligația de a îmbunătăți procesul de identificare a produselor și de a preciza în declarația vamală dacă bunurile respective fac obiectul restricțiilor la export.

Chiar dacă acest anunț nu a dus imediat la o creștere semnificativă a prețurilor — piețele fiind momentan bine aprovizionate și fără interdicții clare asupra comerțului — el arată cât de importante au devenit pământurile rare din punct de vedere strategic.Dacă vor apărea întreruperi reale ale exporturilor sau întârzieri în aprobarea volumelor către anumite regiuni, dinamica pieței s-ar putea schimba rapid. Aplicarea acestor controale ar putea afecta și eforturile internaționale de diversificare a lanțurilor de aprovizionare pentru fabricarea de magneți, cu atât mai mult cu cât în 2023 China a impus o interdicție la export pentru tehnologiile și echipamentele necesare fabricării magneților pe baza pământurilor rare.

4. Rolul în tranziția energetică

În domeniul tehnologiilor verzi, gadoliniul capătă tot mai multă atenție pentru rolul său „dual” în îmbunătățirea panourilor solare și a turbinelor eoliene. De exemplu, există cercetări care explorează utilizarea materialelor termoelectrice dopate cu gadoliniu, capabile să convertească căldura reziduală — un deșeu inevitabil — în energie electrică, alături de rezistență crescută la temperaturi ridicate și oxidanți. În plus, gadoliniul apare și în compuși termoelectrice avansați precum ortotantalatul de gadoliniu dopat cu ruteniu, care rezistă la temperaturi de peste 700 °C fără deteriorare, oferind soluții solide pentru captarea energiei reziduale din turbinele cu gaz sau sisteme de cogenerare.

Cu privire la turbinele eoliene, gadoliniul este utilizat indirect prin superconductorii cu bază de gadoliniu, utilizați în generatoarele cu acționare directă. În cadrul proiectului european EcoSwing, turbine eoliene din Danemarca testate recent au folosit aceste benzi superconductorare, reușind performanțe comparabile cu magneții permanenți convenționali, la un cost per kg aproape jumătate față de magneții pe bază de neodim. Chiar dacă necesită operare la temperaturi criogenice, aceste soluții deschid calea către trubine oliene mai ușoare, mai eficiente și mai rentabile pe termen lung — o direcție promițătoare pentru energia verde.

5. Prețul Gadoliniului

Prețurile gadoliniului sunt influențate și de inițiativele moderne privind cheltuielile guvernamentale pentru sănătate, care includ de regulă finanțarea pentru modernizarea echipamentelor de imagistică medicală și adaptarea infrastructurii unităților sanitare. În țări precum Spania, se dezvoltă noi agenți de contrast pe bază de gadoliniu pentru procesarea imaginilor, în contextul unui climat de cercetare activ, care stimulează inovația în imagistica biomedicală. Totodată, se remarcă o tendință din ce în ce mai accentuată către abordări personalizate în medicină, fapt ce a influențat suplimentar cererea și, implicit, prețurile gadoliniului.

În Europa, dinamica prețurilor este profund marcată de reglementările stricte de mediu și de eforturile constante de tranziție către materiale sustenabile și reciclate. Cererea venită din partea industriilor auto și aerospațială, care utilizează metale speciale de înaltă calitate, complică și mai mult situația prețurilor. Costurile energiei și disponibilitatea surselor regenerabile influențează semnificativ costurile de producție ale gadoliniului. În plus, dependența regiunii de importurile de gadoliniu, combinată cu fluctuațiile cursului valutar, adaugă un nivel suplimentar de complexitate în analiza tendințelor de preț de pe piața europeană.

Potrivit celor mai recente cotații, prețul oxidului de gadoliniu se situează în jurul valorii de 22.955,82 USD/tonă (cu TVA inclus). Cu o valoare maximă de aproximativ 60.000 USD/tonă în ianuarie 2023 și o scădere susținută până la mai puțin de 19.000 USD/tonă în ianuarie 2025.

6. Reciclarea Gadoliniului

Acumularea gadoliniului în mediile acvatice reprezintă un motiv de îngrijorare. Cantități mari de agenți de contrast pe bază de gadoliniu (GBCA), administrați în scopuri medicale, sunt eliminate prin urină și ajung în sistemul de canalizare, în special în apropierea spitalelor. Gadoliniul este îndepărtat doar parțial în timpul proceselor obișnuite de tratare a apei, iar un alt aspect problematic este faptul că acest proces poate duce la separarea gadoliniului de ligandul protector, ceea ce îl face mai reactiv și potențial toxic.

Un studiu care a analizat apele uzate evacuate în medii acvatice din jurul spitalelor a detectat concentrații de gadoliniu în apele de suprafață între 100 și 1000 µg/L, în timp ce nivelul natural de fond este de doar 1–4 ng/L. Un alt studiu a arătat că, în ultimii 20 de ani, nivelurile de gadoliniu din apele golfului San Francisco au crescut de zece ori, semnalând o tendință accentuată de contaminare antropogenică.

Deși gadoliniul este unul dintre cele mai rare și mai puțin cunoscute elemente din această categorie de materii prime, el este esențial pentru numeroase aplicații industriale. Reciclarea ar putea căpăta o importanță sporită în viitor, însă în prezent rata de reciclare este de doar aproximativ două procente. Prin comparație, rata de reciclare a fierului și oțelului poate ajunge până la 90%.

Revenirea în atenție a energiei nucleare în multe țări ar putea duce la o creștere a cererii pentru gadoliniu. În acest context, extinderea capacității de reciclare ar putea contribui la reducerea dependenței de materii prime noi și ar avea ca efect diminuarea impactului asupra mediului.

Bibliografie

1. Wikipedia contributors, 2025. Gadolinium. Wikipedia, Enciclopedia liberă. [online] Disponibil la: https://en.wikipedia.org/wiki/Gadolinium.
2. ScienceDirect, 2025. Gadolinium. ScienceDirect Topics – Earth and Planetary Sciences. [online] Disponibil la:https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/gadolinium.
3. Stanford Advanced Materials, 2025. What is Gadolinium Used For? [online] Disponibil la:https://www.stanfordmaterials.com/blog/what-is-gadolinium-used-for.html.
4. SFA (Oxford), 2025. Gadolinium market and gadolinium price drivers. [online] Disponibil la: https://www.sfa-oxford.com/rare-earths-and-minor-metals/rare-earths-elements/gadolinium-market-and-gadolinium-price-drivers/.
5. International Energy Agency (IEA), 2025. Global Critical Minerals Outlook 2025. [online] Disponibil la:https://iea.blob.core.windows.net/assets/a33abe2e-f799-4787-b09b-2484a6f5a8e4/GlobalCriticalMineralsOutlook2025.pdf.
6. ZRT Laboratory, 2019. Gadolinium – A Toxic Rare-Earth Element That Isn’t So Rare. [online] Disponibil la:https://www.zrtlab.com/blog/archive/gadolinium-toxic-rare-earth-element/.
7. IMARC Group, 2024. Gadolinium Prices, Trend, Chart, Demand, Market Analysis 2025 Edition. [online] Disponibil la:https://www.imarcgroup.com/gadolinium-pricing-report.
8. Shanghai Metals Market (Metal.com), 2025. Gadolinium Oxide Price. [online] Disponibil la:https://www.metal.com/Rare-Earth-Oxides/201112120001.
9. Rare Earths, 2025. Gadolinium – a versatile rare earth element. [online] Disponibil la:https://rareearths.com/gadolinium/.
10. Zhu, T., Liu, Y., Fu, C., Heremans, J.P., Snyder, G.J. and Zhao, X., 2018. Compromise and Synergy in High-Efficiency Thermoelectric Materials. ScienceDirect, [online] Materials Today Physics, 7, pp.1–16. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352938518301385.
11. Güler, E., Sarp, S., Dursun, T. and Gökçen, A., 2021. Structural, thermal and thermoelectric properties of ruthenium doped GdTaO4 ceramics. Journal of Alloys and Compounds, 867, 159122. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838821026862.
12. EcoSwing, 2019. World’s first superconducting wind turbine. [online] CORDIS | European Commission. Available at: https://cordis.europa.eu/project/id/656024.

BIO:

Daniela Goreacii este avocat cu o experiență extinsă în sectorul energiei, specializându-se în litigii complexe ce vizează aspecte de reglementare din acest domeniu. A reprezentat clienți importanți din industria energetică în cazuri notabile împotriva autorităților publice din România. Începând cu ianuarie 2025, își consolidează experiența în domeniu activând în calitate de in-house counsel pentru o companie din sectorul energetic. În paralel, urmează un program de MBA în Energie la Academia de Studii Economice din București, aprofundându-și cunoștințele în acest domeniu dinamic.

În cariera sa, a contribuit inclusiv la modificarea legislației primare din domeniul energiei, prin formularea și susținerea unei excepții de neconstituționalitate admisă de Curtea Constituțională în ianuarie 2025 —un demers care a condus la recunoașterea caracterului neclar și neconstituțional al unor prevederi din Legea 123/2012.

Din 2022, este membru activ în Future Energy Leaders Romania, platforma de tineret a CNR-CME, unde coordonează proiectul editorial dedicat materialelor critice și proiectul educațional “Energy 101”, destinat familiarizării publicului larg cu temele fundamentale ale tranziției energetice. Activitatea sa reflectă un angajament constant față de integritatea reglementării și față de promovarea unei culturi energetice bazate pe transparență, inovație și responsabilitate.