Il futuro del mining di elementi delle terre rare in modo sostenibile
Fonte: Azo MiningCosa sono gli elementi delle terre rare e dove sono trovati?Gli elementi delle terre rare (REES) comprendono 17 elementi metallici, costituiti da 15 lantanidi sulla tavola periodica:LantanioCerioPraseodimioNeodimioPromethioSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosiumOlmioErbioTulioItterbioUtetiumScandiumIttrioLa maggior parte di loro non è così rara come suggerisce il nome del gruppo ma sono stati nominati nel 18 ° e XIX secolo, rispetto ad altri elementi più comuni "Terra" come la calce e la magnesia.Il cerio è il REE più comune e più abbondante del rame o del piombo.Tuttavia, in termini geologici, i Rees si trovano raramente nei depositi concentrati come cuciture di carbone, ad esempio, li stanno rendendo economicamente difficili da estrarre.Si trovano invece in quattro principali tipi di roccia non comuni; Le carbonatiti, che sono rocce ignee insolite derivate da magmi ricchi di carbonato, ambientazioni ignee alcaline, depositi di argilla di assorbimento ionico e depositi di gradi monazite-xenotime.Cina Mines 95% di elementi delle terre rare per soddisfare la domanda di stili di vita hi-tech e energia rinnovabileDalla fine degli anni '90, la Cina ha dominato la produzione di REE, utilizzando i propri depositi di argilla di assorbimento ionico, noti come "Clays della Cina meridionale".È economico da fare per la Cina perché i depositi di argilla sono semplici da estrarre REES dall'uso di acidi deboli.Gli elementi della Terra rara sono usati per tutti i tipi di apparecchiature hi-tech, tra cui computer, giocatori di DVD, telefoni cellulari, illuminazione, fibre ottiche, telecamere e altoparlanti e persino attrezzature militari, come motori a reazione, sistemi di orientamento missilistici, satelliti e difesa anti-missili.Un obiettivo dell'accordo sul clima di Parigi del 2015 è limitare il riscaldamento globale a meno di 2 ° C, preferibilmente 1,5 ° C, livelli preindustriali. Ciò ha aumentato la domanda di energia rinnovabile e auto elettriche, che richiedono anche a Rees di funzionare.Nel 2010, la Cina ha annunciato che avrebbe ridotto le esportazioni di Ree per soddisfare la propria aumento della domanda, ma anche mantenere la sua posizione dominante per la fornitura di attrezzature hi-tech al resto del mondo.La Cina è anche in una forte posizione economica per controllare l'offerta di Rees necessarie per energie rinnovabili come pannelli solari, vento e turbine di corrente di marea, nonché veicoli elettrici.Fertilizzante fosfogizzante Elementi di terre rare Capture ProjectIl fosfogypsum è un sottoprodotto di fertilizzante e contiene elementi radioattivi naturali come uranio e torio. Per questo motivo, viene immagazzinato indefinitamente, con rischi associati di terreno inquinante, aria e acqua.Pertanto, i ricercatori della Penn State University hanno ideato un approccio a più stadi usando peptidi ingegnerizzati, brevi stringhe di aminoacidi che possono identificare e separare accuratamente REES utilizzando una membrana appositamente sviluppata.Poiché i metodi di separazione tradizionali sono insufficienti, il progetto mira a escogitare nuove tecniche, materiali e processi di separazione.Il design è guidato dalla modellazione computazionale, sviluppata da Rachel Getman, investigatore principale e professore associato di ingegneria chimica e biomolecolare a Clemson, con gli investigatori Christine Duval e Julie Renner, che sviluppano le molecole che si aggrappano a REES specifici.Greenlee esaminerà come si comportano in acqua e valuterà l'impatto ambientale e i diversi potenziali economici in situazioni di progettazione e operazione variabili.La professoressa di ingegneria chimica Lauren Greenlee, afferma che: "Oggi, circa 200.000 tonnellate di elementi di terre rare sono intrappolati in rifiuti di fosfogitti non trasformati nella sola Florida."Il team identifica che il recupero tradizionale è associato alle barriere ambientali ed economiche, per cui sono attualmente recuperati da materiali compositi, che richiedono la combustione di combustibili fossili ed è ad alta intensità di manodoperaIl nuovo progetto si concentrerà sul recupero in modo sostenibile e potrebbe essere lanciato su una scala più ampia per i benefici ambientali ed economici.Se il progetto ha successo, potrebbe anche ridurre la dipendenza degli Stati Uniti dalla Cina per fornire elementi delle terre rare.Finanziamento del progetto della National Science FoundationIl progetto Penn State REE è finanziato da una sovvenzione di quattro anni di $ 571.658, per un totale di $ 1,7 milioni, ed è una collaborazione con la Case Western Reserve University e la Clemson University.Modi alternativi per recuperare elementi della terra raraIl recupero di RRE viene in genere effettuato utilizzando operazioni su piccola scala, comunemente per lisciviazione ed estrazione di solventi.Sebbene un processo semplice, la lisciviazione richieda un'alta quantità di reagenti chimici pericolosi, quindi è indesiderabile commercialmente.L'estrazione del solvente è una tecnica efficace ma non è molto efficiente perché è ad alta intensità di lavoro e richiede tempo.Un altro modo comune per il recupero di Rees è attraverso l'agrominazione, noto anche come e-mining, che prevede il trasporto di rifiuti elettronici, come vecchi computer, telefoni e televisione da vari paesi alla Cina per l'estrazione di REE.Secondo il programma dell'ambiente delle Nazioni Unite, nel 2019 sono state generate oltre 53 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici, con circa $ 57 miliardi di materie prime contenenti Rees e metalli.Sebbene spesso propagandata come metodo sostenibile di materiali per il riciclaggio, non è senza la propria serie di problemi che devono ancora essere superati.Agromining richiede molto spazio di archiviazione, impianti di riciclaggio, rifiuti di discarica dopo il recupero di Ree e coinvolge i costi di trasporto, che richiedono la combustione di combustibili fossili.Il Penn State University Project ha il potenziale per superare alcuni dei problemi associati ai tradizionali metodi di recupero REE se può soddisfare i propri obiettivi ambientali ed economici.
