Бъдещето на добиването на редки земни елементи устойчиво
Източник: AZO MiningКакви са редките земни елементи и къде се намират?Редките земни елементи (REE) съдържат 17 метални елемента, съставени от 15 лантанида на периодичната таблица:ЛантанумЦерийPraseodymiumНеодимовПрометийСамариумЕвропиумГадолинийТербийДиспросийХолмияЕрбийТилияИтербийUtetiumСкандийИтриумПовечето от тях не са толкова редки, колкото подсказва името на групата, но са посочени през 18 и 19 век, в сравнение с други по -често срещани „земни“ елементи като вар и магнезия.Церийът е най -често срещаният REE и по -изобилен от медта или оловото.Въпреки това, в геоложки план, РЕИ рядко се срещат в концентрирани находища, тъй като въглищните шевове, например, ги правят икономически трудни за минаване.Вместо това те се намират в четири основни нечести типа скали; Карбонатитите, които са необичайни магматични скали, получени от богати на карбонатни магми, алкални магнитни настройки, йонно-абсорбционни глинени отлагания и отлагания на моназит-ксенотенотири.Китай мини 95% от редките земни елементи, за да задоволи търсенето на хай-технологичен начин на живот и възобновяема енергияОт края на 90-те години Китай доминира в производството на REE, използвайки собствените си глинести находища на йон-агенерация, известни като „Южни Китайски глини“.За Китай е икономично, тъй като глинените находища са лесни за извличане на REE от използването на слаби киселини.Редки земни елементи се използват за всякакви високотехнологични оборудване, включително компютри, DVD плейъри, мобилни телефони, осветление, оптика за влакна, камери и високоговорители и дори военно оборудване, като реактивни двигатели, системи за ориентиране на ракети, спътници и анти-равнина.Целта на споразумението за климата в Париж за 2015 г. е да се ограничи глобалното затопляне до под 2 ° C, за предпочитане 1,5 ° C, предндустриално ниво. Това увеличи търсенето на възобновяема енергия и електрически автомобили, които също изискват РЕС за работа.През 2010 г. Китай обяви, че ще намали износа на REE, за да изпълни собственото си покачване на търсенето, но също така ще запази доминиращата си позиция за предоставяне на високотехнологично оборудване на останалия свят.Китай също е в силна икономическа позиция да контролира доставката на REE, необходими за възобновяеми енергии като слънчеви панели, вятърни и приливни турбини, както и за електрически превозни средства.Фосфогипски тор Редните земни елементи заснемане на проектаФосфогипсът е страничен продукт от тор и съдържа естествено срещащи се радиоактивни елементи като уран и торий. Поради тази причина той се съхранява за неопределено време, със свързани рискове от замърсяване на почвата, въздуха и водата.Следователно, изследователи от държавния университет в Пен са измислили многоетажен подход, използвайки инженерни пептиди, къси низове от аминокиселини, които могат точно да идентифицират и отделят REE, използвайки специално разработена мембрана.Тъй като традиционните методи за разделяне са недостатъчни, проектът има за цел да разработи нови техники, материали и процеси на разделяне.Дизайнът се ръководи от изчислително моделиране, разработен от Рейчъл Геман, главен изследовател и доцент по химическо и биомолекулярно инженерство в Клемсън, като изследователите Кристин Дювал и Джули Ренър, разработвайки молекулите, които ще се придържат към конкретни Риес.Greenlee ще разгледа как се държат във водата и ще оцени въздействието върху околната среда и различните икономически потенциали при променливи дизайн и експлоатационни ситуации.Професорът по химическо инженерство Лорън Грийнли, твърди, че: „Днес приблизително 200 000 тона редки елементи на Земята са хванати в необработени отпадъци от фосфогипс само в Флорида.“Екипът идентифицира, че традиционното възстановяване е свързано с екологични и икономически бариери, при което те в момента се възстановяват от композитни материали, които изискват изгаряне на изкопаеми горива и е трудоемъкНовият проект ще се съсредоточи върху възстановяването им по устойчив начин и може да бъде въведен в по -голям мащаб за екологични и икономически ползи.Ако проектът е успешен, той също може да намали зависимостта на САЩ от Китай за осигуряване на редки земни елементи.Финансиране на проекта на Национална научна фондацияПроектът Penn State REE се финансира от четиригодишна безвъзмездна помощ от 571 658 долара, на обща стойност 1,7 милиона долара и е сътрудничество с Case Western Reserve University и Clemson University.Алтернативни начини за възстановяване на редки земни елементиВъзстановяването на RRE обикновено се извършва с помощта на дребномащабни операции, обикновено чрез извличане и екстракция на разтворител.Въпреки че е прост процес, излугването изисква голямо количество опасни химически реагенти, така и нежелателното търговско.Екстракцията на разтворител е ефективна техника, но не е много ефективна, тъй като е трудоемка и отнема много време.Друг често срещан начин за възстановяване на Рийс е чрез агресиране, известен също като електронно изпадане, което включва транспортиране на електронни отпадъци, като стари компютри, телефони и телевизия от различни страни до Китай за извличане на REE.Според програмата за околна среда на ООН над 53 милиона тона електронни отпадъци са били генерирани през 2019 г., като около 57 милиарда долара суровини съдържат REE и метали.Въпреки че често се рекламира като устойчив метод за рециклиране на материали, той не е без собствен набор от проблеми, които все още трябва да бъдат преодолени.Агроминирането изисква много място за съхранение, инсталации за рециклиране, отпадъци от депата след възстановяване на REE и включва транспортни разходи, които изискват изгаряне на изкопаеми горива.Проектът на държавния университет в Пен има потенциал да преодолее някои от проблемите, свързани с традиционните методи за възстановяване на REE, ако може да задоволи собствените си екологични и икономически цели.
