vir: AZO Mining

Kaj so redki zemeljski elementi in kje jih najdemo?

Redkozemeljski elementi (REE) sestavljajo 17 kovinskih elementov, ki jih v periodnem sistemu sestavlja 15 lantanidov:

Lantan

Cerij

Prazeodim

Neodim

Prometij

Samarij

Europij

Gadolinij

Terbij

Disprozij

Holmij

Erbij

Tulij

Iterbij

Utecij

Skandij

Itrij

Večina jih ni tako redkih, kot nakazuje ime skupine, vendar so bili poimenovani v 18. in 19. stoletju v primerjavi z drugimi pogostejšimi "zemeljskimi" elementi, kot sta apno in magnezijev oksid.

Cerij je najpogostejši element redkih kovin in ga je več kot baker ali svinec.

Vendar pa se v geološkem smislu elementi redkega redka nahajajo v koncentriranih nahajališčih, saj jih je na primer zaradi premogovnih slojev ekonomsko težko izkoriščati.

Namesto tega jih najdemo v štirih glavnih nenavadnih vrstah kamnin; karbonatitih, ki so nenavadne magmatske kamnine, ki izvirajo iz magm, bogatih s karbonati, alkalnih magmatskih okoljih, nahajališčih gline, ki absorbirajo ionske snovi, in nahajališčih monazita in ksenotima.

Kitajska izkoplje 95 % redkih zemeljskih elementov, da bi zadovoljila povpraševanje po visokotehnološkem načinu življenja in obnovljivi energiji

Od poznih devetdesetih let prejšnjega stoletja Kitajska prevladuje v proizvodnji elementov redkih kovin, pri čemer izkorišča lastna nahajališča gline, ki absorbira ionske snovi, znana kot "južnokitajske gline".

Za Kitajsko je to ekonomično, ker je iz glinenih nahajališč enostavno pridobivati ​​​​redne elemente z uporabo šibkih kislin.

Redkozemeljski elementi se uporabljajo za vse vrste visokotehnološke opreme, vključno z računalniki, DVD predvajalniki, mobilnimi telefoni, razsvetljavo, optičnimi vlakni, kamerami in zvočniki ter celo vojaško opremo, kot so reaktivni motorji, sistemi za vodenje raket, sateliti in protiraketna obramba.

Cilj Pariškega sporazuma o podnebnih spremembah iz leta 2015 je omejiti globalno segrevanje na manj kot 2 °C, po možnosti 1,5 °C, kot je bilo pred industrijsko dobo. To je povečalo povpraševanje po obnovljivih virih energije in električnih avtomobilih, ki za delovanje potrebujejo tudi elemente redke energije (REE).

Kitajska je leta 2010 napovedala, da bo zmanjšala izvoz elementov redkega blaga, da bi zadostila lastnemu naraščajočemu povpraševanju, hkrati pa ohranila prevladujoč položaj pri dobavi visokotehnološke opreme preostalemu svetu.

Kitajska je tudi v močnem gospodarskem položaju, da nadzoruje dobavo redkih kovin, potrebnih za obnovljive vire energije, kot so sončne celice, vetrne in plimske turbine, pa tudi električna vozila.

Projekt zajemanja redkih zemeljskih elementov s fosfogipsom

Fosfogips je stranski produkt gnojil in vsebuje naravno prisotne radioaktivne elemente, kot sta uran in torij. Zaradi tega se skladišči za nedoločen čas, kar predstavlja tveganje onesnaženja tal, zraka in vode.

Zato so raziskovalci na Univerzi Penn State zasnovali večstopenjski pristop z uporabo inženirskih peptidov, kratkih nizov aminokislin, ki lahko natančno identificirajo in ločijo elemente redkih živih bitij (REE) z uporabo posebej razvite membrane.

Ker tradicionalne metode ločevanja niso zadostne, si projekt prizadeva za razvoj novih tehnik ločevanja, materialov in postopkov.

Zasnovo vodi računalniško modeliranje, ki ga je razvila Rachel Getman, glavna raziskovalka in izredna profesorica kemijskega in biomolekularnega inženirstva na Clemsonu, skupaj z raziskovalkama Christine Duval in Julie Renner, ki razvijata molekule, ki se bodo pritrdile na specifične REE.

Greenlee bo preučil njihovo obnašanje v vodi in ocenil vpliv na okolje ter različne ekonomske potenciale v različnih zasnovah in obratovalnih situacijah.

Profesorica kemijskega inženirstva Lauren Greenlee trdi, da je »danes samo na Floridi v nepredelanih odpadkih fosfogipsa ujetih približno 200.000 ton redkih zemeljskih elementov«.

Ekipa ugotavlja, da je tradicionalno pridobivanje povezano z okoljskimi in ekonomskimi ovirami, pri čemer se trenutno pridobivajo iz kompozitnih materialov, kar zahteva kurjenje fosilnih goriv in je delovno intenzivno.

Novi projekt se bo osredotočil na njihovo trajnostno predelavo in se bo morda izvajal v večjem obsegu zaradi okoljskih in gospodarskih koristi.

Če bo projekt uspešen, bi lahko zmanjšal tudi odvisnost ZDA od Kitajske pri dobavi redkih zemeljskih elementov.

Financiranje projektov Nacionalne znanstvene fundacije

Projekt Penn State REE financira štiriletna nepovratna sredstva v višini 571.658 dolarjev, kar skupaj znaša 1,7 milijona dolarjev, in je plod sodelovanja z univerzama Case Western Reserve in Clemson.

Alternativni načini za pridobivanje redkih zemeljskih elementov

Pridobivanje RRE se običajno izvaja z uporabo operacij majhnega obsega, običajno z izpiranjem in ekstrakcijo s topilom.

Čeprav je izluževanje preprost postopek, zahteva veliko količino nevarnih kemičnih reagentov, zato je komercialno nezaželeno.

Ekstrakcija s topilom je učinkovita tehnika, vendar ni zelo učinkovita, ker je delovno intenzivna in dolgotrajna.

Drug pogost način pridobivanja elementov redkega reda je agrorudarstvo, znano tudi kot e-rudarstvo, ki vključuje prevoz elektronskih odpadkov, kot so stari računalniki, telefoni in televizorji, iz različnih držav na Kitajsko za pridobivanje elementov redkega reda.

Po podatkih Programa ZN za okolje je bilo leta 2019 ustvarjenih več kot 53 milijonov ton e-odpadkov, od tega približno 57 milijard dolarjev surovin, ki vsebujejo redke elemente v atmosferi in kovine.

Čeprav se pogosto oglašuje kot trajnostna metoda recikliranja materialov, ni brez svojih težav, ki jih je še treba premagati.

Agrorudarstvo zahteva veliko skladiščnega prostora, obrate za recikliranje, odlaganje odpadkov po pridobivanju redkih kovin (REE) na odlagališča in vključuje stroške prevoza, ki zahtevajo kurjenje fosilnih goriv.

Projekt Univerze Penn State ima potencial, da premaga nekatere težave, povezane s tradicionalnimi metodami pridobivanja redkih kovin, če lahko doseže lastne okoljske in ekonomske cilje.

---

Čas objave: 4. julij 2022