المصدر: AZO التعدينما هي العناصر الأرضية النادرة وأين توجد؟تشتمل العناصر الأرضية النادرة (REEs) على 17 عنصرًا معدنيًا، تتكون من 15 لانثانيدات في الجدول الدوري:اللانثانمالسيريومبراسيوديميومالنيوديميومالبروميثيومسماريوماليوروبيومالجادولينيومتيربيومالديسبروسيومالهولميومالإربيومالثوليومالإيتربيوميوتيتيومسكانديومالإيتريوممعظمها ليس نادرًا كما يوحي اسم المجموعة، ولكن تم تسميتها في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، مقارنة بالعناصر "الأرضية" الأخرى الأكثر شيوعًا مثل الجير والمغنيسيا.السيريوم هو العناصر الأرضية النادرة الأكثر شيوعًا وأكثر وفرة من النحاس أو الرصاص.ومع ذلك، من الناحية الجيولوجية، نادرًا ما يتم العثور على العناصر الأرضية النادرة في الرواسب المركزة، حيث أن طبقات الفحم، على سبيل المثال، تجعل من الصعب استخراجها اقتصاديًا.وبدلاً من ذلك توجد في أربعة أنواع صخرية رئيسية غير شائعة؛ الكربوناتيت، وهي صخور نارية غير عادية مشتقة من الصهارة الغنية بالكربونات، والإعدادات النارية القلوية، ورواسب الطين الممتصة للأيونات، ورواسب الغرينية الحاملة للمونازيت والزينوتايم.الصين تستخرج 95% من العناصر الأرضية النادرة لتلبية الطلب على أنماط الحياة عالية التقنية والطاقة المتجددةمنذ أواخر التسعينيات، هيمنت الصين على إنتاج العناصر الأرضية النادرة، وذلك باستخدام رواسب الطين الممتصة للأيونات، والمعروفة باسم "طين جنوب الصين".من الاقتصادي بالنسبة للصين أن تفعل ذلك لأن رواسب الطين سهلة استخراج العناصر النادرة من استخدام الأحماض الضعيفة.تُستخدم العناصر الأرضية النادرة في جميع أنواع المعدات عالية التقنية، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر ومشغلات أقراص DVD والهواتف المحمولة والإضاءة والألياف الضوئية والكاميرات ومكبرات الصوت، وحتى المعدات العسكرية، مثل المحركات النفاثة وأنظمة توجيه الصواريخ والأقمار الصناعية والأجهزة المضادة. - الدفاع الصاروخي.ويتمثل أحد أهداف اتفاق باريس للمناخ لعام 2015 في الحد من ظاهرة الاحتباس الحراري إلى أقل من درجتين مئويتين، ويفضل 1.5 درجة مئوية، عند مستويات ما قبل الصناعة. وقد أدى هذا إلى زيادة الطلب على الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية، والتي تتطلب أيضًا تشغيل الكيانات الأرضية النادرة.وفي عام 2010، أعلنت الصين أنها ستخفض صادرات الطاقة المتجددة لتلبية الارتفاع في الطلب، ولكنها ستحافظ أيضًا على مركزها المهيمن في توريد معدات التكنولوجيا الفائقة لبقية العالم.وتتمتع الصين أيضاً بوضع اقتصادي قوي يسمح لها بالتحكم في المعروض من العناصر الأرضية النادرة اللازمة للطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية، وطاقة الرياح، وتوربينات طاقة المد والجزر، فضلاً عن السيارات الكهربائية.مشروع التقاط العناصر الأرضية النادرة للأسمدة الفوسفاتيةالفسفوجيبسوم هو منتج ثانوي للأسمدة ويحتوي على عناصر مشعة طبيعية مثل اليورانيوم والثوريوم. ولهذا السبب، يتم تخزينه إلى أجل غير مسمى، مع ما يرتبط به من مخاطر تلويث التربة والهواء والماء.لذلك، ابتكر الباحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا نهجًا متعدد المراحل باستخدام الببتيدات الهندسية، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية التي يمكنها تحديد العناصر الأرضية النادرة وفصلها بدقة باستخدام غشاء مطور خصيصًا.وبما أن طرق الفصل التقليدية غير كافية، يهدف المشروع إلى ابتكار تقنيات ومواد وعمليات فصل جديدة.يتم قيادة التصميم من خلال النمذجة الحسابية، التي طورتها راشيل جيتمان، الباحث الرئيسي والأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في كليمسون، مع المحققين كريستين دوفال وجولي رينر، لتطوير الجزيئات التي ستلتصق بالكيانات النادرة المحددة.سوف ينظر جرينلي في كيفية تصرفهم في الماء وسيقوم بتقييم التأثير البيئي والإمكانات الاقتصادية المختلفة في ظل ظروف التصميم والتشغيل المتغيرة.تدعي لورين جرينلي، أستاذة الهندسة الكيميائية، أن: "اليوم، هناك ما يقدر بنحو 200 ألف طن من العناصر الأرضية النادرة محاصرة في نفايات الجبس الفوسفوري غير المعالجة في فلوريدا وحدها".ويحدد الفريق أن الاسترداد التقليدي يرتبط بالحواجز البيئية والاقتصادية، حيث يتم حاليا استخلاصها من المواد المركبة، والتي تتطلب حرق الوقود الأحفوري وتتطلب عمالة كثيفة.وسيركز المشروع الجديد على استعادتها بطريقة مستدامة ويمكن تنفيذه على نطاق أوسع لتحقيق فوائد بيئية واقتصادية.وإذا نجح المشروع، فإنه يمكن أن يقلل أيضًا من اعتماد الولايات المتحدة على الصين لتوفير العناصر الأرضية النادرة.تمويل مشروع المؤسسة الوطنية للعلوميتم تمويل مشروع Penn State REE بمنحة مدتها أربع سنوات بقيمة 571,658 دولارًا أمريكيًا، بإجمالي 1.7 مليون دولار أمريكي، وهو عبارة عن تعاون مع جامعة كيس ويسترن ريزيرف وجامعة كليمسون.طرق بديلة لاستعادة العناصر الأرضية النادرةعادةً ما يتم تنفيذ عملية استرداد RRE باستخدام عمليات صغيرة النطاق، عادةً عن طريق الترشيح والاستخلاص بالمذيبات.على الرغم من أن عملية الترشيح بسيطة، إلا أنها تتطلب كمية كبيرة من الكواشف الكيميائية الخطرة، لذلك فهي غير مرغوب فيها تجاريًا.يعد الاستخلاص بالمذيبات تقنية فعالة ولكنها ليست فعالة للغاية لأنها تتطلب عمالة كثيفة وتستغرق وقتًا طويلاً.هناك طريقة شائعة أخرى لاستعادة العناصر الأرضية النادرة وهي من خلال التعدين الزراعي، المعروف أيضًا باسم التعدين الإلكتروني، والذي يتضمن نقل النفايات الإلكترونية، مثل أجهزة الكمبيوتر القديمة والهواتف والتلفزيون من مختلف البلدان إلى الصين لاستخراج العناصر الأرضية النادرة.وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، تم توليد أكثر من 53 مليون طن من النفايات الإلكترونية في عام 2019، مع حوالي 57 مليار دولار من المواد الخام التي تحتوي على العناصر الأرضية النادرة والمعادن.على الرغم من أنها توصف في كثير من الأحيان بأنها طريقة مستدامة لإعادة تدوير المواد، إلا أنها لا تخلو من مجموعة المشاكل الخاصة بها التي لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها.تتطلب الزراعة الزراعية مساحة كبيرة للتخزين، ومصانع إعادة التدوير، ومدافن النفايات بعد استعادة العناصر الأرضية النادرة، وتتضمن تكاليف النقل، التي تتطلب حرق الوقود الأحفوري.يتمتع مشروع جامعة ولاية بنسلفانيا بالقدرة على التغلب على بعض المشكلات المرتبطة بطرق استرداد العناصر الأرضية النادرة التقليدية إذا استطاع تحقيق أهدافه البيئية والاقتصادية.
