izvor: AZO Mining

Što su elementi rijetke zemlje i gdje se nalaze?

Elementi rijetkih zemalja (REE) sastoje se od 17 metalnih elemenata koji se sastoje od 15 lantanida u periodnom sustavu:

Lantan

Cerij

Prazeodimij

Neodimijski

Prometij

Samarij

Europij

gadolinij

Terbij

disprozij

Holmij

Erbij

tulij

Iterbij

Utecij

Skandij

Itrij

Većina njih nije tako rijetka kao što naziv skupine sugerira, već su imenovani u 18. i 19. stoljeću, u usporedbi s drugim uobičajenim 'zemljanim' elementima kao što su vapno i magnezij.

Cerij je najčešći REE i zastupljeniji je od bakra ili olova.

Međutim, u geološkom smislu, REE se rijetko nalaze u koncentriranim naslagama jer slojevi ugljena, na primjer, ekonomski otežavaju njihovo iskopavanje.

Umjesto toga, nalaze se u četiri glavne neuobičajene vrste stijena; karbonatiti, koji su neobične magmatske stijene koje potječu iz magme bogate karbonatima, alkalnih magmatskih okruženja, naslaga gline s apsorpcijom iona i naslaga monacita i ksenotimea.

Kina vadi 95% elemenata rijetke zemlje kako bi zadovoljila potražnju za visokotehnološkim načinom života i obnovljivom energijom

Od kasnih 1990-ih, Kina je dominirala proizvodnjom REE, koristeći vlastita nalazišta gline za apsorpciju iona, poznata kao 'Južnokineske gline'.

Za Kinu je to ekonomično jer je iz naslaga gline jednostavno ekstrahirati REE pomoću slabih kiselina.

Elementi rijetke zemlje koriste se za sve vrste visokotehnološke opreme, uključujući računala, DVD playere, mobitele, rasvjetu, optička vlakna, kamere i zvučnike, pa čak i vojnu opremu, poput mlaznih motora, sustava za navođenje projektila, satelita i anti -proturaketna obrana.

Cilj Pariškog sporazuma o klimi iz 2015. je ograničiti globalno zagrijavanje na ispod 2 ˚C, po mogućnosti 1,5 ˚C, predindustrijske razine. To je povećalo potražnju za obnovljivom energijom i električnim automobilima, koji također zahtijevaju REE za rad.

Godine 2010. Kina je najavila da će smanjiti izvoz REE kako bi zadovoljila vlastiti porast potražnje, ali i zadržala svoju dominantnu poziciju u opskrbi visokotehnološkom opremom za ostatak svijeta.

Kina je također u snažnoj ekonomskoj poziciji da kontrolira opskrbu REE-ima potrebnim za obnovljive izvore energije kao što su solarni paneli, turbine na vjetar i plimu, kao i električna vozila.

Projekt hvatanja elemenata rijetke zemlje za fosfogips gnojivo

Fosfogips je nusproizvod gnojiva i sadrži prirodne radioaktivne elemente kao što su uran i torij. Zbog toga se skladišti na neodređeno vrijeme, s povezanim rizicima onečišćenja tla, zraka i vode.

Stoga su istraživači na Sveučilištu Penn State osmislili višestupanjski pristup korištenjem projektiranih peptida, kratkih nizova aminokiselina koji mogu točno identificirati i odvojiti REE pomoću posebno razvijene membrane.

Budući da su tradicionalne metode odvajanja nedostatne, projekt ima za cilj osmisliti nove tehnike, materijale i procese odvajanja.

Dizajn je vođen računalnim modeliranjem, koje je razvila Rachel Getman, glavna istraživačica i izvanredna profesorica kemijskog i biomolekularnog inženjerstva na Clemsonu, s istraživačicama Christine Duval i Julie Renner, koje razvijaju molekule koje će se vezati za specifične REE.

Greenlee će pogledati kako se ponašaju u vodi i procijenit će utjecaj na okoliš i različite ekonomske potencijale pod različitim dizajnom i radnim situacijama.

Profesorica kemijskog inženjerstva Lauren Greenlee tvrdi da je: "danas procijenjeno da je oko 200.000 tona rijetkih zemaljskih elemenata zarobljeno u neprerađenom otpadu od fosfogipsa samo na Floridi."

Tim identificira da je tradicionalna oporaba povezana s ekološkim i ekonomskim preprekama, pri čemu se trenutno oporabljaju iz kompozitnih materijala, koji zahtijevaju izgaranje fosilnih goriva i koji su radno intenzivni

Novi će se projekt usredotočiti na njihovu obnovu na održiv način i mogao bi se pokrenuti u većem opsegu radi ekoloških i gospodarskih koristi.

Ako projekt bude uspješan, također bi mogao smanjiti ovisnost SAD-a o Kini za opskrbu elementima rijetke zemlje.

Financiranje projekta Nacionalne zaklade za znanost

Projekt Penn State REE financiran je četverogodišnjom bespovratnom pomoći od 571.658 USD, što ukupno iznosi 1,7 milijuna USD, a radi se o suradnji sa Sveučilištem Case Western Reserve i Sveučilištem Clemson.

Alternativni načini za obnavljanje elemenata rijetke zemlje

Oporaba RRE obično se provodi korištenjem operacija malog opsega, obično ispiranjem i ekstrakcijom otapalom.

Iako je jednostavan proces, ispiranje zahtijeva veliku količinu opasnih kemijskih reagensa, pa je komercijalno nepoželjno.

Ekstrakcija otapalom je učinkovita tehnika, ali nije vrlo učinkovita jer je radno intenzivna i dugotrajna.

Još jedan uobičajeni način oporabe REE-a je agrominiranje, poznato i kao e-rudarenje, koje uključuje prijevoz elektroničkog otpada, poput starih računala, telefona i televizije, iz raznih zemalja u Kinu radi ekstrakcije REE-a.

Prema Programu UN-a za okoliš, više od 53 milijuna tona e-otpada stvoreno je 2019. godine, s oko 57 milijardi dolara sirovina koje sadrže REE i metale.

Iako se često reklamira kao održiva metoda recikliranja materijala, nije bez vlastitih problema koje tek treba prevladati.

Agrominiranje zahtijeva mnogo skladišnog prostora, pogone za recikliranje, odlaganje otpada nakon oporabe REE i uključuje troškove transporta koji zahtijevaju izgaranje fosilnih goriva.

Projekt Sveučilišta Penn State ima potencijal prevladati neke od problema povezanih s tradicionalnim metodama oporabe REE ako može zadovoljiti vlastite ekološke i ekonomske ciljeve.

---

Vrijeme objave: 3. ožujka 2022