Budućnost održivog rudarenja rijetkih zemnih elemenata
izvor:AZO MiningŠta su rijetki zemaljski elementi i gdje se nalaze?Elementi rijetkih zemalja (REE) se sastoje od 17 metalnih elemenata, sastavljenih od 15 lantanida u periodnom sistemu:LantanCeriumPraseodymiumNeodimijumPromethiumSamarijumEuropiumGadolinijumTerbijumDisprozijumHolmijumErbiumTulijYtterbiumUtecijScandiumItrijumVećina njih nije tako rijetka kao što naziv grupe sugerira, ali su imenovani u 18. i 19. stoljeću, u poređenju s drugim češćim elementima „zemlja“ kao što su kreč i magnezijum.Cerij je najčešći REE i ima ga više od bakra ili olova.Međutim, u geološkom smislu, REE se rijetko nalaze u koncentrisanim ležištima jer slojevi uglja, na primjer, otežavaju njihovo iskopavanje.Umjesto toga nalaze se u četiri glavna neobična tipa stijena; karbonatiti, koji su neobične magmatske stijene izvedene iz magme bogate karbonatima, alkalnih magmatskih okruženja, naslaga gline koja apsorbira jone i naslaga monazit-ksenotime-nosača.Kina iskopava 95% rijetkih zemnih elemenata kako bi zadovoljila potražnju za visokotehnološkim stilom života i obnovljivom energijomOd kasnih 1990-ih, Kina je dominirala proizvodnjom REE, koristeći vlastita ležišta gline koja apsorbira jone, poznata kao 'South China Clays'.Za Kinu je to ekonomično jer se iz ležišta gline lako izdvajaju REE iz slabih kiselina.Elementi rijetkih zemalja se koriste za sve vrste opreme visoke tehnologije, uključujući kompjutere, DVD plejere, mobilne telefone, rasvjetu, optička vlakna, kamere i zvučnike, pa čak i vojnu opremu, kao što su mlazni motori, sistemi za navođenje projektila, sateliti i protu -protivraketnu odbranu.Cilj Pariskog klimatskog sporazuma iz 2015. je da ograniči globalno zagrijavanje na ispod 2 ˚C, po mogućnosti 1,5 ˚C, predindustrijske razine. To je povećalo potražnju za obnovljivom energijom i električnim automobilima, koji također zahtijevaju REE za rad.Kina je 2010. godine najavila da će smanjiti izvoz REE kako bi ispunila vlastiti porast potražnje, ali i zadržala svoju dominantnu poziciju u snabdijevanju visokotehnološke opreme ostatku svijeta.Kina je također u jakoj ekonomskoj poziciji da kontrolira opskrbu REE potrebnim za obnovljive izvore energije kao što su solarni paneli, vjetroturbine i turbine na plimu, kao i električna vozila.Projekt hvatanja rijetkih zemnih elemenata fosfogipsnim gnojivomFosfogips je nusproizvod đubriva i sadrži prirodne radioaktivne elemente kao što su uranijum i torij. Iz tog razloga se skladišti neograničeno, sa povezanim rizicima zagađivanja tla, zraka i vode.Stoga su istraživači na Penn State University osmislili višestepeni pristup koristeći konstruirane peptide, kratke nizove aminokiselina koje mogu precizno identificirati i odvojiti REE koristeći posebno razvijenu membranu.Kako su tradicionalne metode odvajanja nedostatne, projekt ima za cilj osmišljavanje novih tehnika, materijala i procesa separacije.Dizajn je vođen kompjuterskim modeliranjem, koje je razvila Rachel Getman, glavni istraživač i vanredni profesor hemijskog i biomolekularnog inženjeringa u Clemsonu, sa istraživačicama Christine Duval i Julie Renner, koji razvijaju molekule koji će se zakačiti za specifične REE.Greenlee će pogledati kako se ponašaju u vodi i procijenit će utjecaj na okoliš i različite ekonomske potencijale pod varijabilnim projektnim i radnim situacijama.Profesorka hemijskog inženjerstva Lauren Greenlee, tvrdi da: “danas je oko 200.000 tona rijetkih zemnih elemenata zarobljeno u neprerađenom fosfogipsnom otpadu samo na Floridi.”Tim identificira da je tradicionalni oporavak povezan s ekološkim i ekonomskim preprekama, pri čemu se trenutno obnavljaju iz kompozitnih materijala, koji zahtijevaju sagorijevanje fosilnih goriva i radno intenzivan je.Novi projekat će se fokusirati na njihovo obnavljanje na održiv način i može se primijeniti u većem obimu radi ekoloških i ekonomskih koristi.Ako projekat bude uspješan, to bi također moglo smanjiti ovisnost SAD-a o Kini za obezbjeđivanje rijetkih zemljanih elemenata.Finansiranje projekta Nacionalne naučne fondacijePenn State REE projekat je finansiran četvorogodišnjim grantom od 571.658 dolara, u ukupnom iznosu od 1,7 miliona dolara, a ostvaren je u saradnji sa Univerzitetom Case Western Reserve i Univerzitetom Clemson.Alternativni načini za oporavak rijetkih zemaljskih elemenataOporavak RRE se obično izvodi pomoću malih operacija, obično ispiranjem i ekstrakcijom rastvaračem.Iako je jednostavan proces, ispiranje zahtijeva veliku količinu opasnih hemijskih reagensa, pa je komercijalno nepoželjno.Ekstrakcija rastvaračem je efikasna tehnika, ali nije veoma efikasna jer je radno intenzivna i dugotrajna.Još jedan uobičajeni način da se REE povrate je kroz agromining, također poznat kao e-mining, koji uključuje transport elektronskog otpada, poput starih kompjutera, telefona i televizije iz raznih zemalja u Kinu radi ekstrakcije REE.Prema Programu UN-a za životnu sredinu, 2019. je proizvedeno preko 53 miliona tona e-otpada, sa oko 57 milijardi dolara sirovina koje sadrže REE i metale.Iako se često reklamira kao održiva metoda recikliranja materijala, nije bez vlastitih problema koje još uvijek treba prevladati.Agrorudarstvo zahtijeva puno skladišnog prostora, postrojenja za reciklažu, deponijskog otpada nakon oporavka REE i uključuje troškove transporta, koji zahtijevaju sagorijevanje fosilnih goriva.Projekat Penn State University ima potencijal da prevaziđe neke od problema povezanih sa tradicionalnim metodama oporavka REE ako može da zadovolji svoje ekološke i ekonomske ciljeve.
