kilde: AZO Mining

Hva er sjeldne jordelementer og hvor finnes de?

Sjeldne jordelementer (REEs) består av 17 metalliske elementer, som består av 15 lantanider i det periodiske systemet:

Lantan

Cerium

Praseodym

Neodym

Promethium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dysprosium

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Scandium

Yttrium

De fleste av dem er ikke så sjeldne som gruppenavnet antyder, men ble navngitt på 1700- og 1800-tallet, sammenlignet med andre mer vanlige "jordelementer" som kalk og magnesia.

Cerium er den vanligste REE og mer rikelig enn kobber eller bly.

Men i geologiske termer er REE sjelden funnet i konsentrerte forekomster, da kull, for eksempel, gjør dem økonomisk vanskelige å utvinne.

De finnes i stedet i fire hoved uvanlige bergarter; karbonatitter, som er uvanlige magmatiske bergarter avledet fra karbonatrike magmaer, alkaliske magmatiske omgivelser, ioneabsorberende leireavsetninger og monazitt-xenotime-bærer-plasseringsavsetninger.

Kina utvinner 95 % av sjeldne jordelementer for å tilfredsstille etterspørselen etter høyteknologisk livsstil og fornybar energi

Siden slutten av 1990-tallet har Kina dominert REE-produksjonen ved å bruke sine egne ioneabsorberende leireavsetninger, kjent som "South China Clays".

Det er økonomisk for Kina å gjøre fordi leireavsetningene er enkle å utvinne REE fra bruk av svake syrer.

Sjeldne jordelementer brukes til alle slags høyteknologisk utstyr, inkludert datamaskiner, DVD-spillere, mobiltelefoner, belysning, fiberoptikk, kameraer og høyttalere, og til og med militært utstyr, som jetmotorer, missilstyringssystemer, satellitter og anti -missilforsvar.

Et mål med Paris-klimaavtalen fra 2015 er å begrense global oppvarming til under 2 ˚C, fortrinnsvis 1,5 ˚C, førindustrielt nivå. Dette har økt etterspørselen etter fornybar energi og elbiler, som også krever REE-er for å fungere.

I 2010 kunngjorde Kina at de ville redusere REE-eksporten for å møte sin egen økning i etterspørselen, men også opprettholde sin dominerende posisjon for å levere høyteknologisk utstyr til resten av verden.

Kina er også i en sterk økonomisk posisjon til å kontrollere forsyningen av REEs som trengs for fornybare energier som solcellepaneler, vind- og tidevannsturbiner, samt elektriske kjøretøy.

Phosphogypsum Fertilizer Rare Earth Elements Capture Project

Fosfogips er et biprodukt av gjødsel og inneholder naturlig forekommende radioaktive elementer som uran og thorium. Av denne grunn lagres den på ubestemt tid, med tilhørende risiko for å forurense jord, luft og vann.

Derfor har forskere ved Penn State University utviklet en flertrinns tilnærming ved å bruke konstruerte peptider, korte strenger av aminosyrer som nøyaktig kan identifisere og skille REE ved hjelp av en spesialutviklet membran.

Siden tradisjonelle separasjonsmetoder er utilstrekkelige, tar prosjektet sikte på å utvikle nye separasjonsteknikker, materialer og prosesser.

Designet ledes av beregningsmodellering, utviklet av Rachel Getman, hovedetterforsker og førsteamanuensis i kjemisk og biomolekylær ingeniørvitenskap ved Clemson, med etterforskerne Christine Duval og Julie Renner, som utvikler molekylene som vil feste seg til spesifikke REE-er.

Greenlee vil se på hvordan de oppfører seg i vann og vil vurdere miljøpåvirkningen og ulike økonomiske potensialer under varierende design og driftssituasjoner.

Kjemisk ingeniørprofessor Lauren Greenlee, hevder at: "i dag er anslagsvis 200 000 tonn sjeldne jordartsmetaller fanget i ubearbeidet fosforgipsavfall i Florida alene."

Teamet identifiserer at tradisjonell utvinning er assosiert med miljømessige og økonomiske barrierer, der de for tiden utvinnes fra komposittmaterialer, som krever forbrenning av fossilt brensel og er arbeidskrevende

Det nye prosjektet vil fokusere på å utvinne dem på en bærekraftig måte og kan rulles ut i større skala for miljømessige og økonomiske fordeler.

Hvis prosjektet lykkes, kan det også redusere USAs avhengighet av Kina for å levere sjeldne jordartselementer.

National Science Foundation prosjektfinansiering

Penn State REE-prosjektet er finansiert av et fireårig tilskudd på $571 658, totalt $1,7 millioner, og er et samarbeid med Case Western Reserve University og Clemson University.

Alternative måter å gjenopprette sjeldne jordelementer

RRE-gjenvinning utføres vanligvis ved bruk av småskala operasjoner, vanligvis ved utluting og løsemiddelekstraksjon.

Selv om det er en enkel prosess, krever utvasking en høy mengde farlige kjemiske reagenser, så det er uønsket kommersielt.

Løsemiddelekstraksjon er en effektiv teknikk, men er lite effektiv fordi den er arbeidskrevende og tidkrevende.

En annen vanlig måte å utvinne REE-er på er gjennom agromining, også kjent som e-mining, som involverer transport av elektronisk avfall, for eksempel gamle datamaskiner, telefoner og TV fra forskjellige land til Kina for REE-utvinning.

I følge FNs miljøprogram ble det generert over 53 millioner tonn e-avfall i 2019, med rundt 57 milliarder dollar råvarer som inneholder REE og metaller.

Selv om den ofte blir omtalt som en bærekraftig metode for resirkulering av materialer, er den ikke uten sine egne problemer som fortsatt må overvinnes.

Agroming krever mye lagringsplass, resirkuleringsanlegg, deponiavfall etter REE-gjenvinning, og innebærer transportkostnader, som krever forbrenning av fossilt brensel.

Penn State University Project har potensial til å overvinne noen av problemene knyttet til tradisjonelle REE-gjenvinningsmetoder hvis det kan tilfredsstille sine egne miljømessige og økonomiske mål.

---

Innleggstid: Mar-03-2022