Kilde: Azo -minedrift

Hvad er sjældne jordelementer, og hvor findes de?

Sjældne jordelementer (REE'er) omfatter 17 metalliske elementer, der består af 15 lanthanider på den periodiske tabel:

Lanthanum

Cerium

Praseodymium

Neodymium

Promethium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Scandium

Yttrium

De fleste af dem er ikke så sjældne, som gruppenavnet antyder, men blev navngivet i det 18. og 19. århundrede sammenlignet med andre mere almindelige 'jord' elementer som kalk og magnesia.

Cerium er den mest almindelige REE og mere rigelig end kobber eller bly.

Imidlertid findes REE'er i geologiske termer sjældent i koncentrerede aflejringer, da kulssømme for eksempel gør dem økonomisk vanskelige at mine.

De findes i stedet i fire vigtigste ualmindelige klippetyper; Carbonatitter, som er usædvanlige stødende klipper, der stammer fra carbonatrige magmas, alkaliske stødende indstillinger, ionabsorptions leraflejringer og monazit-xenotime-bearer placeringsaflejringer.

Kina miner 95% af sjældne jordelementer for at imødekomme efterspørgslen efter hi-tech livsstil og vedvarende energi

Siden slutningen af ​​1990'erne har Kina domineret REE-produktion og anvendt sin egen ionabsorptions leraflejringer, kendt som 'Sydkinesiske ler'.

Det er økonomisk for Kina at gøre, fordi leraflejringerne er enkle at udtrække rees fra at bruge svage syrer.

Sjældne jordelementer bruges til alle mulige hi-tech-udstyr, herunder computere, DVD-afspillere, mobiltelefoner, belysning, fiberoptik, kameraer og højttalere og endda militært udstyr, såsom jetmotorer, missilvejledningssystemer, satellitter og anti-missilforsvar.

Et mål med Paris-klimaaftalen i 2015 er at begrænse den globale opvarmning til under 2 ˚C, fortrinsvis 1,5 ˚C, førindustrielle niveauer. Dette har øget efterspørgslen efter vedvarende energi og elbiler, som også kræver, at REES drives.

I 2010 annoncerede Kina, at det ville reducere REE-eksporten for at opfylde sin egen stigning i efterspørgslen, men også opretholde sin dominerende position til at levere hi-tech-udstyr til resten af ​​verden.

Kina er også i en stærk økonomisk holdning til at kontrollere udbuddet af REE'er, der er nødvendige for vedvarende energi som solcellepaneler, vind og tidevandsturbiner, samt elektriske køretøjer.

Phosphogypsum gødning sjældne jordelementer fanger projekt

Phosphogypsum er et biprodukt af gødning og indeholder naturligt forekommende radioaktive elementer såsom uran og thorium. Af denne grund opbevares det på ubestemt tid med tilknyttede risici ved forurenende jord, luft og vand.

Derfor har forskere ved Penn State University udtænkt en multistages tilgang ved hjælp af konstruerede peptider, korte strenge af aminosyrer, der nøjagtigt kan identificere og adskille REE'er ved hjælp af en specielt udviklet membran.

Da traditionelle adskillelsesmetoder er utilstrækkelige, sigter projektet at udtænke nye adskillelsesteknikker, materialer og processer.

Designet ledes af beregningsmodellering, udviklet af Rachel Getman, hovedundersøger og lektor i kemisk og biomolekylær teknik ved Clemson, med efterforskere Christine Duval og Julie Renner, der udvikler de molekyler, der vil låse sig til specifikke Rees.

Greenlee vil se på, hvordan de opfører sig i vand og vil vurdere miljøpåvirkningen og forskellige økonomiske potentialer under variabel design og driftssituationer.

Professor i kemiteknik Lauren Greenlee hævder, at: "I dag er anslået 200.000 tons sjældne jordelementer fanget i uforarbejdet phosphogypsumaffald alene i Florida."

Holdet identificerer, at traditionel opsving er forbundet med miljømæssige og økonomiske barrierer, hvorved de i øjeblikket er genvundet fra sammensatte materialer, som kræver forbrænding af fossile brændstoffer og er arbejdskrævende

Det nye projekt vil fokusere på at inddrive dem på en bæredygtig måde og kan rulles ud i større skala for miljø- og økonomiske fordele.

Hvis projektet er vellykket, kan det også reducere USAs afhængighed af Kina for at give sjældne jordelementer.

National Science Foundation -projektfinansiering

Penn State REE-projektet finansieres af et fireårigt tilskud på $ 571.658, på i alt 1,7 millioner dollars og er et samarbejde med Case Western Reserve University og Clemson University.

Alternative måder at genvinde sjældne jordelementer på

RRE-genopretning udføres typisk ved hjælp af småskala operationer, ofte ved udvaskning og opløsningsmiddelekstraktion.

Selvom en simpel proces kræver udvaskning en høj mængde farlige kemiske reagenser, så er uønsket kommercielt.

Opløsningsmiddelekstraktion er en effektiv teknik, men er ikke særlig effektiv, fordi den er arbejdskrævende og tidskrævende.

En anden almindelig måde for REE'er at inddrive er gennem agrominering, også kendt som e-mining, som involverer transport af elektronisk affald, såsom gamle computere, telefoner og tv fra forskellige lande til Kina til REE-ekstraktion.

I henhold til FN's miljøprogram blev over 53 millioner tons e-affald genereret i 2019 med omkring 57 milliarder dollars råvarer indeholdende REE'er og metaller.

Selvom det ofte er udråbt som en bæredygtig metode til genbrugsmaterialer, er det ikke uden sit eget sæt af problemer, der stadig skal overvindes.

Agrominering kræver en masse lagerplads, genanvendelsesanlæg, deponeringsaffald efter REE -genopretning og involverer transportomkostninger, som kræver brændende fossile brændstoffer.

Penn State University -projektet har potentialet til at overvinde nogle af de problemer, der er forbundet med traditionelle REE -gendannelsesmetoder, hvis det kan tilfredsstille sine egne miljømæssige og økonomiske mål.

---

Posttid: Mar-03-2022