Zdroj: Azo těžbaJaké jsou prvky vzácných zemin a kde jsou nalezeny?Prvky vzácných zemin (REES) obsahují 17 kovových prvků, které se skládají z 15 lanthanidů na periodické tabulce:LanthanumCeruPraseodymiumNeodymiumPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtetiumSkandiumYttriumVětšina z nich není tak vzácná, jak název skupiny naznačuje, ale byla pojmenována v 18. a 19. století ve srovnání s jinými běžnějšími prvky „Země“, jako je vápna a magnézie.Cerium je nejběžnější REE a hojnější než měď nebo olovo.Z geologického hlediska se však REE v koncentrovaných ložiscích zřídka vyskytují jako uhelné švy, například je ekonomicky obtížné těžit.Místo toho jsou nalezeny ve čtyřech hlavních neobvyklých typech hornin; Karbonatity, které jsou neobvyklé vyvřelé horniny odvozené od magmat bohatých na uhličitan, alkalických zapalovacích nastavení, depozitů ionto-absorpční jílu a usazeniny monazitu-xenotime-nosiče.Čína dole 95% prvků vzácných zemin, aby uspokojily poptávku po hi-tech životním stylu a obnovitelné energiiOd konce 90. let Čína dominovala produkci REE a využívala vlastní depozity ionto-absorpční hlíny, známé jako „jihočínské jíly“.Pro Čínu je ekonomické, protože depozity jílu jsou jednoduché extrahovat rees z používání slabých kyselin.Prvky vzácných zemin se používají pro nejrůznější hi-tech vybavení, včetně počítačů, DVD přehrávačů, mobilních telefonů, osvětlení, optiky vláken, kamer a reproduktorů a dokonce vojenského vybavení, jako jsou proudové motory, raketové poradenské systémy, satelity a anti-missilní obrana.Cílem Pařížské dohody o klimatu v roce 2015 je omezit globální oteplování pod 2 ˚C, nejlépe 1,5 ° C, předindustriální úrovně. To zvýšilo poptávku po obnovitelných zdrojích energie a elektrických automobilech, které také vyžadují, aby rees fungoval.V roce 2010 Čína oznámila, že sníží vývoz REE, aby splnil svůj vlastní nárůst poptávky, ale také si zachoval své dominantní postavení pro dodávání hi-tech vybavení zbytku světa.Čína je také v silné ekonomické pozici, aby kontrolovala nabídku REE potřebných pro obnovitelné energie, jako jsou solární panely, vítr a přílivové energetické turbíny, jakož i elektrická vozidla.Projekt zachycení fosfogypsum hnojivo vzácné zeminyFosfogypsum je vedlejší produkt hnojiva a obsahuje přirozeně se vyskytující radioaktivní prvky, jako je uran a thorium. Z tohoto důvodu je uložen na neurčito, s přidruženými riziky znečišťující půdu, vzduch a vodu.Proto vědci na Penn State University vymysleli vícestupňový přístup pomocí peptidů s inženýrstvím, krátkých řetězců aminokyselin, které mohou přesně identifikovat a oddělit REE pomocí speciálně vyvinuté membrány.Vzhledem k tomu, že tradiční metody separace jsou nedostatečné, cílem projektu je navrhnout nové techniky separace, materiály a procesy.Návrh je veden výpočetním modelováním, vyvinutým Rachel Getman, hlavním vyšetřovatelkou a docentkou chemického a biomolekulárního inženýrství v Clemsonu, s vyšetřovateli Christine Duval a Julie Renner, vyvíjející molekuly, které se začnou zadržet na konkrétní Rees.Greenlee se podívá na to, jak se chovají ve vodě, a posoudí dopad na životní prostředí a různé ekonomické potenciály v rámci variabilních návrhů a provozních situací.Profesor chemického inženýrství Lauren Greenlee tvrdí, že: „Odhaduje se, že odhadem 200 000 tun prvků vzácných zemin je uvězněno v nezpracovaném fosfogypsumovém odpadu pouze na Floridě.“Tým identifikuje, že tradiční zotavení je spojeno s environmentálními a ekonomickými bariérami, přičemž se v současné době získává z kompozitních materiálů, které vyžadují spálení fosilních paliv a jsou náročné na práciNový projekt se zaměří na jejich obnovení udržitelným způsobem a může být zaveden ve větším měřítku pro environmentální a ekonomické přínosy.Pokud je projekt úspěšný, může také snížit závislost USA na Číně za poskytování prvků vzácných zemin.Financování projektu National Science FoundationProjekt Penn State REE je financován čtyřletým grantem 571 658 USD v celkové výši 1,7 milionu USD a je spoluprací s Case Western Reserve University a Clemson University.Alternativní způsoby, jak obnovit prvky vzácných zeminObnovení RRE se obvykle provádí pomocí drobných operací, obvykle vyluhováním a extrakcí rozpouštědla.Ačkoli je to jednoduchý proces, vyluhování vyžaduje vysoké množství nebezpečných chemických činidel, proto je komerčně nežádoucí.Extrakce rozpouštědla je účinná technika, ale není příliš efektivní, protože je náročná na práci a časově náročné.Dalším běžným způsobem, jak se rees obnovit, je agromining, také známý jako E-tělesná, která zahrnuje přepravu elektronického odpadu, jako jsou staré počítače, telefony a televize z různých zemí do Číny pro extrakci REE.Podle programu Environment Environment OSN bylo v roce 2019 vygenerováno více než 53 milionů tun elektronického odpadu s přibližně 57 miliardami surovin obsahujících REES a kovy.Přestože je často nabízena jako udržitelná metoda recyklačních materiálů, není to bez vlastního souboru problémů, které je stále třeba překonat.Agromining vyžaduje hodně úložného prostoru, recyklační rostliny, odpad na skládku po zotavení REE a zahrnuje náklady na dopravu, které vyžadují spalování fosilních paliv.Projekt Penn State University má potenciál překonat některé problémy spojené s tradičními metodami obnovy REE, pokud dokáže splnit své vlastní environmentální a ekonomické cíle.
