レアアース元素とは何ですか?またどこで見つかりますか? 希土類元素 (REE) は 17 の金属元素で構成され、周期表では 15 のランタニドで構成されます。 それらのほとんどは、グループ名が示すほど珍しいものではありませんが、石灰やマグネシアなどの他のより一般的な「土」元素と比較して、18 世紀から 19 世紀に命名されました。 セリウムは最も一般的な希土類元素であり、銅や鉛よりも豊富です。 しかし、地質学的には、例えば炭層により採掘が経済的に困難になっているため、希土類元素が集中した鉱床で見つかることはほとんどありません。 代わりに、それらは 4 つの主要な珍しい岩石タイプで見つかります。カーボナタイトは、炭酸塩を豊富に含むマグマ、アルカリ性火成岩、イオン吸収粘土鉱床、およびモナザイト・ゼノタイムを含む砂鉱鉱床に由来する珍しい火成岩です。 中国、ハイテクライフスタイルと再生可能エネルギーの需要を満たすためにレアアース元素の95％を採掘 1990年代後半以来、中国は「華南粘土」として知られる独自のイオン吸収粘土鉱床を利用して、REE生産を独占してきました。 粘土鉱床からは弱酸を使用して希土類元素を簡単に抽出できるため、中国にとってこれは経済的である。 レアアース元素は、コンピューター、DVD プレーヤー、携帯電話、照明、光ファイバー、カメラ、スピーカーを含むあらゆる種類のハイテク機器に使用され、さらにはジェット エンジン、ミサイル誘導システム、人工衛星、対地ミサイルなどの軍事機器にも使用されています。 -ミサイル防衛。 2015 年のパリ気候協定の目標は、地球温暖化を産業革命前のレベルで 2 ℃未満、できれば 1.5 ℃ 未満に制限することです。これにより、再生可能エネルギーと電気自動車の需要が増加しており、これらも稼働するにはREEが必要です。 2010年、中国は自国の需要増加に対応するためREEの輸出を削減する一方、世界へのハイテク機器の供給においては支配的な地位を維持すると発表した。 中国はまた、電気自動車だけでなく、太陽光パネル、風力、潮力発電タービンなどの再生可能エネルギーに必要な希土類元素の供給を制御する上で、経済的にも有利な立場にある。 リン石膏は肥料の副産物であり、ウランやトリウムなどの天然放射性元素が含まれています。このため、無期限に保管されることになり、土壌、大気、水を汚染するリスクが伴います。 したがって、ペンシルバニア州立大学の研究者らは、特別に開発された膜を使用してREEを正確に識別し分離できる、アミノ酸の短い文字列である人工ペプチドを使用する多段階アプローチを考案した。 従来の分離方法では不十分であるため、このプロジェクトでは、新しい分離技術、材料、プロセスを考案することを目指しています。 この設計は、クレムソン大学の化学・生体分子工学の主任研究者兼准教授であるレイチェル・ゲットマン氏が開発した計算モデリングによって主導され、研究者のクリスティーン・デュバル氏とジュリー・レナー氏が特定の希土類元素に吸着する分子を開発している。 Greenlee は、それらが水中でどのように動作するかを調査し、さまざまな設計および運用状況下での環境への影響とさまざまな経済的可能性を評価します。 化学工学教授ローレン・グリーンリーは、「現在、フロリダ州だけで未処理のリン石膏廃棄物中に推定20万トンのレアアース元素が閉じ込められている」と主張している。 研究チームは、従来の回収には環境的および経済的障壁があり、現在は複合材料から回収されており、化石燃料の燃焼が必要で労働集約的であることを確認しています。 新しいプロジェクトは持続可能な方法でそれらを回収することに焦点を当てており、環境的および経済的利益を得るために大規模に展開される可能性があります。 このプロジェクトが成功すれば、レアアース元素の供給における米国の中国への依存も軽減される可能性がある。 ペンシルベニア州立大学 REE プロジェクトは、4 年間で 571,658 ドル、総額 170 万ドルの助成金によって資金提供されており、ケース ウェスタン リザーブ大学およびクレムソン大学との共同プロジェクトです。 RRE の回収は通常、浸出と溶媒抽出による小規模な操作で行われます。 単純なプロセスではありますが、浸出には大量の危険な化学試薬が必要なため、商業的には望ましくありません。 溶媒抽出は効果的な手法ですが、労力と時間がかかるため、あまり効率的ではありません。 REE を回収するもう 1 つの一般的な方法は、電子マイニングとしても知られるアグロマイニングです。これには、REE 抽出のために古いコンピューター、電話、テレビなどの電子廃棄物をさまざまな国から中国に輸送することが含まれます。 国連環境計画によると、2019年には5,300万トンを超える電子廃棄物が生成され、その原材料にはREEと金属が約570億ドル含まれています。 材料をリサイクルする持続可能な方法としてよく宣伝されていますが、克服すべき独自の問題がないわけではありません。 アグロマイニングには多くの保管スペース、リサイクル工場、希土類元素回収後の埋め立て廃棄物が必要で、化石燃料の燃焼を必要とする輸送コストがかかります。 ペンシルベニア州立大学プロジェクトは、それ自体の環境的および経済的目標を達成できれば、従来の希土類希土類回収法に伴う問題の一部を克服できる可能性を秘めています。
投稿時間: 2022 年 3 月 3 日