Το μέλλον των εξορυκτικών στοιχείων σπάνιων γαιών βιώσιμα
Πηγή: εξόρυξη AzoΠοια είναι τα στοιχεία της σπάνιων γαιών και πού βρίσκονται;Τα στοιχεία σπάνιων γαιών (Rees) περιλαμβάνουν 17 μεταλλικά στοιχεία, αποτελούμενα από 15 λανθανίδια στον περιοδικό πίνακα:ΛανθάνιοΔημήτριοΠρασεοδύμιοΝεοδύμιοΠρωματίωμαΣαμάριοΕυρώπιοΓαδολίνιοΤέρβιοΔυσπροσκόπιοΧολμόΕρβιοΘούλιοΥττερβίοΟυτένιοΣκάνδιοΥττριοΟι περισσότεροι από αυτούς δεν είναι τόσο σπάνιο όσο το όνομα της ομάδας υποδηλώνει, αλλά ονομάστηκαν τον 18ο και 19ο αιώνα, σε σύγκριση με άλλα πιο κοινά στοιχεία «γης» όπως ο ασβέστης και η μαγνησία.Το Cerium είναι το πιο κοινό REE και πιο άφθονο από το χαλκό ή το μόλυβδο.Ωστόσο, με γεωλογικούς όρους, οι Rees σπάνια βρίσκονται σε συγκεντρωμένες αποθέσεις, καθώς οι ραφές άνθρακα, για παράδειγμα, τους καθιστούν οικονομικά δύσκολο να δουν.Αντ 'αυτού βρίσκονται σε τέσσερις κύριους ασυνήθιστους τύπους ροκ. Οι ανθρακικοί, οι οποίοι είναι ασυνήθιστοι πυρεμοί βράχοι που προέρχονται από πλούσια σε ανθρακικά μαγικά, αλκαλικά πυριγενή ρύθμιση, αποθέσεις πηλού απορρόφησης ιόντων και αποθέσεις μονοενο-ξενώτα-φορέων.Κίνα ορυχεία 95% των στοιχείων σπάνιων γαιών για να ικανοποιήσουν τη ζήτηση για τρόπους ζωής υψηλής τεχνολογίας και ανανεώσιμες πηγές ενέργειαςΑπό τα τέλη της δεκαετίας του 1990, η Κίνα έχει κυριαρχήσει στην παραγωγή REE, χρησιμοποιώντας τις δικές της αποθέσεις πηλού απορρόφησης ιόντων, γνωστές ως «νότιες Κίνες».Είναι οικονομικό για την Κίνα να κάνει, επειδή οι αποθέσεις πηλού είναι απλά για να εξαγάγουν REE από τη χρήση ασθενών οξέων.Τα στοιχεία σπάνιων γαιών χρησιμοποιούνται για όλα τα είδη εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων των υπολογιστών, των παικτών DVD, των κινητών τηλεφώνων, του φωτισμού, των οπτικών ινών, των φωτογραφικών μηχανών και των ηχείων, ακόμη και του στρατιωτικού εξοπλισμού, όπως οι μηχανές αεριωθουμένων, τα συστήματα καθοδήγησης πυραύλων, οι δορυφόροι και η αντι-χλοοτάπητα άμυνα.Ένας στόχος της συμφωνίας για το κλίμα του Παρισιού του 2015 είναι να περιορίσει την υπερθέρμανση του πλανήτη κάτω από 2 ° C, κατά προτίμηση 1,5 ° C, προ-βιομηχανικά επίπεδα. Αυτό έχει αυξήσει τη ζήτηση για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τα οποία απαιτούν επίσης τη λειτουργία του REES.Το 2010, η Κίνα ανακοίνωσε ότι θα μειώσει τις εξαγωγές της REE για να εκπληρώσει τη δική της αύξηση της ζήτησης, αλλά και να διατηρήσει την κυρίαρχη θέση της για την παροχή εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας στον υπόλοιπο κόσμο.Η Κίνα βρίσκεται επίσης σε ισχυρή οικονομική θέση για τον έλεγχο της προσφοράς REE που απαιτείται για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως οι ηλιακοί συλλέκτες, οι ανεμογεννήτριες και οι παλιρροϊκοί στρόβιλοι, καθώς και τα ηλεκτρικά οχήματα.Φωσφογγότσι λίπασμα σπάνιας γης Στοιχεία καταγραφής έργουΤο Phosphogypsum είναι ένα παραπροϊόν λιπασμάτων και περιέχει φυσικά ραδιενεργά στοιχεία όπως ουράνιο και θόριο. Για το λόγο αυτό, αποθηκεύεται επ 'αόριστον, με συναφείς κινδύνους ρυπογόνου εδάφους, αέρα και νερού.Ως εκ τούτου, οι ερευνητές στο Penn State University έχουν επινοήσει μια προσέγγιση πολλαπλών σταδίων χρησιμοποιώντας μηχανικά πεπτίδια, σύντομες χορδές αμινοξέων που μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια και να διαχωριστούν οι ΡΕ χρησιμοποιώντας μια ειδικά ανεπτυγμένη μεμβράνη.Καθώς οι παραδοσιακές μέθοδοι διαχωρισμού είναι ανεπαρκείς, το έργο στοχεύει να σχεδιάσει νέες τεχνικές διαχωρισμού, υλικά και διαδικασίες.Ο σχεδιασμός καθοδηγείται από την υπολογιστική μοντελοποίηση, που αναπτύχθηκε από την Rachel Getman, κύριο ερευνητή και αναπληρωτή καθηγητή χημικών και βιομοριακών μηχανικών στο Clemson, με τους ερευνητές Christine Duval και Julie Renner, αναπτύσσοντας τα μόρια που θα ασχοληθούν με συγκεκριμένους Rees.Η Greenlee θα εξετάσει τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρονται στο νερό και θα αξιολογήσουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και τα διαφορετικά οικονομικά δυναμικά υπό μεταβλητές καταστάσεις σχεδιασμού και λειτουργίας.Ο καθηγητής χημικής μηχανικής Lauren Greenlee, ισχυρίζεται ότι: "Σήμερα, εκτιμάται ότι 200.000 τόνοι στοιχείων σπάνιων γαιών παγιδεύονται σε μη επεξεργασμένα απόβλητα φωσφογυψπόσας μόνο στη Φλόριντα".Η ομάδα προσδιορίζει ότι η παραδοσιακή ανάκαμψη σχετίζεται με περιβαλλοντικά και οικονομικά εμπόδια, όπου σήμερα ανακτώνται από σύνθετα υλικά, τα οποία απαιτούν την καύση ορυκτών καυσίμων και είναι έντονη εργασίαΤο νέο έργο θα επικεντρωθεί στην ανάκτηση τους με βιώσιμο τρόπο και μπορεί να κυκλοφορήσει σε μεγαλύτερη κλίμακα για περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη.Εάν το έργο είναι επιτυχές, θα μπορούσε επίσης να μειώσει την εξάρτηση των ΗΠΑ από την Κίνα για την παροχή στοιχείων σπάνιων γαιών.Χρηματοδότηση έργου Εθνικού Ιδρύματος ΕπιστημώνΤο Penn State REE Project χρηματοδοτείται από μια τετραετή επιχορήγηση ύψους 571.658 δολαρίων, συνολικού ύψους 1,7 εκατομμυρίων δολαρίων και είναι συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Case Western Reserve και το Πανεπιστήμιο Clemson.Εναλλακτικοί τρόποι για την ανάκτηση στοιχείων σπάνιων γαιώνΗ ανάκτηση RRE πραγματοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας λειτουργίες μικρής κλίμακας, συνήθως με εκχύλιση και εξαγωγή διαλύτη.Αν και μια απλή διαδικασία, η έκπλυση απαιτεί μεγάλη ποσότητα επικίνδυνων χημικών αντιδραστηρίων, έτσι είναι ανεπιθύμητα εμπορικά.Η εκχύλιση διαλύτη είναι μια αποτελεσματική τεχνική, αλλά δεν είναι πολύ αποτελεσματική επειδή είναι ένταση εργασίας και χρονοβόρα.Ένας άλλος συνηθισμένος τρόπος για την ανάκτηση του REE είναι μέσω της Agromining, επίσης γνωστός ως e-εξάρτηση, η οποία περιλαμβάνει τη μεταφορά ηλεκτρονικών αποβλήτων, όπως παλιούς υπολογιστές, τηλέφωνα και τηλεόραση από διάφορες χώρες στην Κίνα για εξαγωγή REE.Σύμφωνα με το Πρόγραμμα Περιβάλλοντος του ΟΗΕ, δημιουργήθηκαν πάνω από 53 εκατομμύρια τόνοι ηλεκτρονικών αποβλήτων το 2019, με περίπου 57 δισεκατομμύρια δολάρια πρώτες ύλες που περιέχουν REE και μέταλλα.Παρόλο που συχνά θεωρείται ως βιώσιμη μέθοδος ανακύκλωσης υλικών, δεν είναι χωρίς το δικό του σύνολο προβλημάτων που πρέπει να ξεπεραστούν.Η γεωργία απαιτεί πολλούς αποθηκευτικούς χώρους, φυτά ανακύκλωσης, αποβλήτων υγειονομικής ταφής μετά την ανάκτηση του Ree και περιλαμβάνει κόστος μεταφοράς, τα οποία απαιτούν καύση ορυκτών καυσίμων.Το έργο του Πανεπιστημίου του Penn State έχει τη δυνατότητα να ξεπεράσει ορισμένα από τα προβλήματα που συνδέονται με τις παραδοσιακές μεθόδους ανάκτησης REE εάν μπορεί να ικανοποιήσει τους δικούς του περιβαλλοντικούς και οικονομικούς στόχους.
