Die Zukunft des Bergbaus Seltenerdelemente nachhaltig
Quelle: Azo -BergbauWas sind Seltenerdelemente und wo werden sie gefunden?Seltenerdelemente (REES) umfassen 17 metallische Elemente, die aus 15 Lanthaniden auf dem Periodenzüchter bestehen:LanthanCerPraseodymNeodymPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDyprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtetiumSkandiumYttriumDie meisten von ihnen sind nicht so selten, wie der Gruppenname vorschlägt, aber im 18. und 19. Jahrhundert im Vergleich zu anderen häufigeren "Erde" -Elementen wie Kalk und Magnesia benannt wurden.Cerium ist das häufigste REE und häufiger als Kupfer oder Blei.In geologischer Hinsicht werden REEs jedoch in konzentrierten Ablagerungen selten vorkommt, da sie beispielsweise wirtschaftlich schwierig zu abbauen.Sie sind stattdessen in vier wichtigen ungewöhnlichen Gesteinsarten gefunden. Carbonatiten, die ungewöhnliche magmatische Gesteine sind, die aus Carbonat-reichen Magmen, alkalischen magmatischen Einstellungen, Ionen-Absorption-Tonablagerungen und Monazit-Xenotime-Träger-Placer-Ablagerungen stammen.China Mines 95% der Seltenerdelemente, um die Nachfrage nach Hochtechnik-Lebensstilen und erneuerbare Energien zu befriedigenSeit Ende der neunziger Jahre dominiert China die REE-Produktion und nutzt seine eigenen Ionen-Absorption-Toneinlagen, die als "Südchina-Ton" bekannt sind.Für China ist es wirtschaftlich, dass die Tonablagerungen einfach aus der Verwendung schwacher Säuren zu extrahieren sind.Seltenerdelemente werden für alle Arten von Hochtech-Geräten verwendet, darunter Computer, DVD-Player, Mobiltelefone, Beleuchtung, Glasfaser, Kameras und Sprecher sowie sogar militärische Geräte wie Jet-Motoren, Raketen-Leitsysteme, Satelliten und Anti-Missile-Verteidigung.Ein Ziel des Pariser Klimavertrags 2015 ist es, die globale Erwärmung auf unter 2 ° C, vorzugsweise 1,5 ° C, vorindustrielles Niveau zu beschränken. Dies hat die Nachfrage nach erneuerbaren Energien und Elektroautos erhöht, die auch den Betrieb von REEs erfordern.Im Jahr 2010 kündigte China an, REE-Exporte zu verringern, um seinen eigenen Anstieg der Nachfrage zu erfüllen, aber auch seine dominierende Position für die Versorgung von Hi-Tech-Geräten an den Rest der Welt aufrechtzuerhalten.China befindet sich auch in einer starken wirtschaftlichen Position, um die Versorgung der REEs zu kontrollieren, die für erneuerbare Energien wie Sonnenkollektoren, Wind und Gezeitenstromturbinen sowie Elektrofahrzeuge erforderlich sind.Phosphogypsum -Dünger Seltenerdelemente erfassen ProjektPhosphogypsum ist ein Nebenprodukt von Dünger und enthält natürlich vorkommende radioaktive Elemente wie Uran und Thorium. Aus diesem Grund wird es auf unbestimmte Zeit gespeichert, mit damit verbundenen Risiken von verschmutzungsem Boden, Luft und Wasser.Daher haben Forscher der Penn State University einen mehrstufigen Ansatz unter Verwendung von konstruierten Peptiden, kurzen Aminosäuren, die REEs mit einer speziell entwickelten Membran genau identifizieren und trennen können.Da traditionelle Trennungsmethoden nicht ausreichend sind, zielt das Projekt darauf ab, neue Trennungstechniken, Materialien und Prozesse zu entwickeln.Das Design wird durch Computermodellierung geleitet, die von Rachel Getman, Principal Investigator und Associate Professor für chemische und biomolekulare Ingenieurwesen bei Clemson, entwickelt wurde. Die Forscher Christine Duval und Julie Renner entwickeln die Moleküle, die sich an bestimmte Rees festhalten.Greenlee wird untersuchen, wie sie sich in Wasser verhalten und die Umweltauswirkungen und unterschiedliche wirtschaftliche Potenziale in variablen Design- und Betriebssituationen bewerten.Der Professor der Chemieingenieurwesen, Professor Lauren Greenlee, behauptet: „Heute sind schätzungsweise 200.000 Tonnen Seltenerdelemente allein in nicht verarbeiteten Phosphogypsumabfällen in Florida eingeschlossen.“Das Team identifiziert, dass die traditionelle Erholung mit Umwelt- und Wirtschaftsbarrieren verbunden ist, wobei sie derzeit aus Verbundwerkstoffen geborgen werden, die das Verbrennen fossiler Brennstoffe erfordern und arbeitsintensiv sindDas neue Projekt wird sich darauf konzentrieren, sie auf nachhaltige Weise wiederherzustellen, und kann in größerem Maßstab für ökologische und wirtschaftliche Vorteile eingeführt werden.Wenn das Projekt erfolgreich ist, kann es auch die Abhängigkeit der USA von China für die Bereitstellung von Seltenerdelementen verringern.Projektfinanzierung der National Science FoundationDas Penn State Ree-Projekt wird durch einen vierjährigen Zuschuss von 571.658 USD von insgesamt 1,7 Millionen US-Dollar finanziert und ist eine Zusammenarbeit mit der Case Western Reserve University und der Clemson University.Alternative Möglichkeiten, um Seltenerdelemente wiederherzustellenDie RRE-Wiederherstellung erfolgt typischerweise unter Verwendung kleiner Operationen, häufig durch Auswaschung und Lösungsmittelextraktion.Obwohl ein einfaches Verfahren, erfordert das Auslaugen eine hohe Menge gefährlicher chemischer Reagenzien, so dass es unerwünscht wird.Die Lösungsmittelextraktion ist eine wirksame Technik, aber nicht sehr effizient, da sie arbeitsintensiv und zeitaufwändig ist.Eine weitere häufige Möglichkeit für die Wiederherstellung von Rees besteht durch Agromining, auch als E-Mining bezeichnet. Dies beinhaltet den Transport von elektronischen Abfällen wie alte Computer, Telefone und Fernsehen von verschiedenen Ländern nach China zur REE-Extraktion.Laut dem UN-Umweltprogramm wurden im Jahr 2019 über 53 Millionen Tonnen E-Abfälle generiert, wobei rund 57 Milliarden US-Dollar Rohstoffe mit Rees und Metallen enthielten.Obwohl es oft als nachhaltige Methode zum Recycling von Materialien angepriesen wird, ist es nicht ohne eigene Probleme, die noch überwunden werden müssen.Agromin erfordert viel Lagerraum, Recyclinganlagen, Deponieabfälle nach der Wiederherstellung von REE und beinhaltet Transportkosten, für die fossile Brennstoffe verbrannt werden müssen.Das Projekt der Penn State University hat das Potenzial, einige der Probleme im Zusammenhang mit traditionellen REE -Wiederherstellungsmethoden zu überwinden, wenn es seine eigenen ökologischen und wirtschaftlichen Ziele erfüllen kann.
