allikas: AZO MiningMis on haruldased muldmetallid ja kus neid leidub?Haruldased muldmetallid (REE) koosnevad 17 metallilisest elemendist, mis koosnevad perioodilisuse tabelis 15 lantaniidist:LantaanTseeriumPraseodüümNeodüümPromeetiumSamaariumeuroopiumGadoliiniumTerbiumDüsproosiumHolmiumErbiumTuliumYtterbiumUtetiumskandiumÜtriumEnamik neist ei ole nii haruldased, kui rühma nimi viitab, kuid neid nimetati 18. ja 19. sajandil, võrreldes teiste levinumate "maa" elementidega, nagu lubi ja magneesia.Tseerium on kõige levinum REE ja seda on rohkem kui vask või plii.Geoloogilises mõttes leidub aga maavarasid kontsentreeritud maardlates harva, kuna näiteks kivisöe kimbutused muudavad nende kaevandamise majanduslikult keeruliseks.Selle asemel leidub neid neljas peamises aeg-ajalt kivimitüübis; karbonatiidid, mis on ebaharilikud tardkivimid, mis on saadud karbonaadirikastest magmadest, leeliselistest tardkividest, ioonide neeldumist soodustavatest saviladestustest ja monasiidist-ksenotimekandja ladestustest.Hiina kaevandab 95% haruldastest muldmetallidest, et rahuldada nõudlust kõrgtehnoloogilise elustiili ja taastuvenergia järeleAlates 1990. aastate lõpust on REE tootmises domineerinud Hiina, kasutades oma ioonide neeldumise savi ladestusi, mida tuntakse Lõuna-Hiina savidena.Hiina jaoks on seda ökonoomne teha, sest savi ladestumist on nõrkade hapete abil lihtne eraldada.Haruldasi muldmetalli elemente kasutatakse igasuguste kõrgtehnoloogiliste seadmete jaoks, sealhulgas arvutid, DVD-mängijad, mobiiltelefonid, valgustus, fiiberoptika, kaamerad ja kõlarid ning isegi sõjavarustus, nagu reaktiivmootorid, rakettide juhtimissüsteemid, satelliidid ja tõrjevahendid. - raketitõrje.2015. aasta Pariisi kliimakokkuleppe eesmärk on piirata globaalset soojenemist alla 2 ˚C, eelistatavalt 1,5 ˚C, tööstusrevolutsioonieelsel tasemel. See on suurendanud nõudlust taastuvenergia ja elektriautode järele, mis nõuavad ka REE-de toimimist.2010. aastal teatas Hiina, et vähendab REE eksporti, et rahuldada oma nõudluse kasvu, kuid säilitab ka oma domineeriva positsiooni kõrgtehnoloogiliste seadmete tarnimisel ülejäänud maailmale.Hiinal on ka tugev majanduslik positsioon, et kontrollida taastuvenergia, näiteks päikesepaneelide, tuule- ja loodete elektriturbiinide, aga ka elektrisõidukite jaoks vajalike REE-de tarnimist.Fosfokipsväetise haruldaste muldmetallide elementide püüdmise projektFosfokips on väetiste kõrvalsaadus ja sisaldab looduslikult esinevaid radioaktiivseid elemente, nagu uraan ja toorium. Sel põhjusel säilitatakse seda määramata ajaks, millega kaasneb pinnase, õhu ja vee saastamise oht.Seetõttu on Penn State'i ülikooli teadlased välja töötanud mitmeastmelise lähenemisviisi, kasutades konstrueeritud peptiide, lühikesi aminohappeid, mis suudavad REE-sid täpselt tuvastada ja eraldada spetsiaalselt välja töötatud membraani abil.Kuna traditsioonilised eraldusmeetodid on ebapiisavad, on projekti eesmärk välja töötada uued eraldusmeetodid, materjalid ja protsessid.Disaini juhib arvutuslik modelleerimine, mille on välja töötanud Clemsoni keemia- ja biomolekulaartehnoloogia juhtivteadur ja dotsent Rachel Getman koos uurijate Christine Duvali ja Julie Renneriga, arendades molekule, mis haakuvad konkreetsete REE-de külge.Greenlee uurib, kuidas nad vees käituvad, ning hindab keskkonnamõju ja erinevaid majanduslikke potentsiaale muutuva konstruktsiooni- ja tööolukordades.Keemiainseneri professor Lauren Greenlee väidab, et: "ainuüksi Floridas on täna hinnanguliselt 200 000 tonni haruldaste muldmetallide elemente lõksus töötlemata fosfokipsijäätmetes."Meeskond tuvastab, et traditsiooniline taaskasutamine on seotud keskkonna- ja majandustõketega, mistõttu neid saadakse praegu komposiitmaterjalidest, mis nõuavad fossiilkütuste põletamist ja on töömahukad.Uus projekt keskendub nende säästvale taastamisele ja seda võidakse keskkonna- ja majanduskasu saamiseks kasutusele võtta suuremas ulatuses.Kui projekt on edukas, võib see vähendada ka USA sõltuvust Hiinast haruldaste muldmetallide pakkumisel.Riikliku Teadusfondi projekti rahastaminePenn State REE projekti rahastatakse nelja-aastasest 571 658 dollari suurusest toetusest, kogusummas 1,7 miljonit dollarit, ning see on koostöö Case Western Reserve'i ülikooli ja Clemsoni ülikooliga.Alternatiivsed viisid haruldaste muldmetallide taastamiseksRRE taaskasutamine toimub tavaliselt väikesemahuliste toimingute abil, tavaliselt leotamise ja lahustiga ekstraheerimise teel.Kuigi leostumine on lihtne protsess, nõuab see suures koguses ohtlikke keemilisi reaktiive, mistõttu on see kaubanduslikult ebasoovitav.Lahusti ekstraheerimine on tõhus meetod, kuid mitte eriti tõhus, kuna see on töömahukas ja aeganõudev.Teine levinud viis maavarade taaskasutamiseks on agrokaevandamine, tuntud ka kui e-kaevandamine, mis hõlmab elektroonikajäätmete, näiteks vanade arvutite, telefonide ja televiisori transporti erinevatest riikidest Hiinasse REE kaevandamiseks.ÜRO keskkonnaprogrammi andmetel tekkis 2019. aastal üle 53 miljoni tonni e-jäätmeid, millest ligikaudu 57 miljardi dollari väärtuses oli REEsid ja metalle sisaldav tooraine.Kuigi seda sageli reklaamitakse kui jätkusuutlikku materjalide ringlussevõtu meetodit, pole see ka oma probleemideta, millest tuleb veel üle saada.Agrokaevandamine nõuab palju laopinda, ringlussevõtu tehaseid, pärast REE taaskasutamist prügilasse ladestada ning sellega kaasnevad transpordikulud, mis nõuavad fossiilkütuste põletamist.Penn State'i ülikooli projektil on potentsiaal ületada mõned traditsiooniliste REE taastamismeetoditega seotud probleemid, kui see suudab täita oma keskkonna- ja majanduseesmärke.
