Budúcnosť trvalo udržateľnej ťažby prvkov vzácnych zemín
zdroj:AZO MiningČo sú prvky vzácnych zemín a kde sa nachádzajú?Prvky vzácnych zemín (REE) obsahujú 17 kovových prvkov, ktoré pozostávajú z 15 lantanoidov v periodickej tabuľke:LantánCeriumPrazeodymNeodymPromethiumSamariumeurópiumGadolíniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtétiumScandiumYtriumVäčšina z nich nie je taká vzácna, ako naznačuje názov skupiny, ale boli pomenované v 18. a 19. storočí v porovnaní s inými bežnejšími prvkami „zeme“, ako je vápno a magnézia.Cer je najbežnejším REE a je rozšírenejší ako meď alebo olovo.Z geologického hľadiska sa však REE zriedka nachádzajú v koncentrovaných ložiskách, pretože napríklad uhoľné sloje ich ťažbu ekonomicky sťažujú.Namiesto toho sa nachádzajú v štyroch hlavných neobvyklých typoch hornín; karbonatity, čo sú nezvyčajné vyvrelé horniny pochádzajúce z magmy bohatých na uhličitany, alkalických vyvrelín, ílových ložísk absorbujúcich ióny a ložísk monazitových xenotimových nosičov.Čína ťaží 95 % prvkov vzácnych zemín, aby uspokojila dopyt po hi-tech životnom štýle a obnoviteľnej energiiOd konca 90-tych rokov dominuje v produkcii REE Čína, ktorá využíva svoje vlastné ložiská ílu s absorpciou iónov, známe ako „Juhočínske íly“.Pre Čínu je to ekonomické, pretože ílové ložiská sa dajú ľahko extrahovať REE použitím slabých kyselín.Prvky vzácnych zemín sa používajú pre všetky druhy hi-tech zariadení vrátane počítačov, DVD prehrávačov, mobilných telefónov, osvetlenia, optických vlákien, kamier a reproduktorov a dokonca aj vojenského vybavenia, ako sú prúdové motory, navádzacie systémy rakiet, satelity a protizápalové zariadenia. - protiraketová obrana.Cieľom Parížskej klimatickej dohody z roku 2015 je obmedziť globálne otepľovanie na predindustriálnu úroveň pod 2 ˚C, najlepšie na 1,5 ˚C. To zvýšilo dopyt po obnoviteľnej energii a elektrických autách, ktoré si na prevádzku vyžadujú aj REE.V roku 2010 Čína oznámila, že zníži vývoz vzácnych kovov, aby splnila svoj vlastný nárast dopytu, ale zároveň si udržala svoje dominantné postavenie v dodávkach hi-tech zariadení do zvyšku sveta.Čína má tiež silnú ekonomickú pozíciu na to, aby mohla kontrolovať dodávky REE potrebných pre obnoviteľné energie, ako sú solárne panely, veterné a prílivové turbíny, ako aj elektrické vozidlá.Projekt zachytávania prvkov vzácnych zemín na báze fosfosádrového hnojivaFosfosadrovec je vedľajším produktom hnojív a obsahuje prirodzene sa vyskytujúce rádioaktívne prvky ako urán a tórium. Z tohto dôvodu sa skladuje na dobu neurčitú, s čím súvisia riziká znečistenia pôdy, vzduchu a vody.Preto výskumníci z Penn State University navrhli viacstupňový prístup využívajúci upravené peptidy, krátke reťazce aminokyselín, ktoré dokážu presne identifikovať a oddeliť REE pomocou špeciálne vyvinutej membrány.Keďže tradičné separačné metódy sú nedostatočné, cieľom projektu je navrhnúť nové separačné techniky, materiály a procesy.Návrh je vedený výpočtovým modelovaním, ktoré vyvinula Rachel Getman, hlavná výskumná pracovníčka a docentka chemického a biomolekulárneho inžinierstva v Clemson, s výskumníkmi Christine Duval a Julie Renner, ktorí vyvíjajú molekuly, ktoré sa prichytia k špecifickým REE.Greenlee sa pozrie na to, ako sa správajú vo vode, a posúdi vplyv na životné prostredie a rôzne ekonomické potenciály v rôznych projektových a prevádzkových situáciách.Profesorka chemického inžinierstva Lauren Greenlee tvrdí, že: „Dnes je odhadom 200 000 ton prvkov vzácnych zemín zachytených v nespracovanom odpade z fosfosádry len na Floride.Tím zistil, že tradičné získavanie je spojené s environmentálnymi a ekonomickými bariérami, pričom sa v súčasnosti získavajú z kompozitných materiálov, ktoré si vyžadujú spaľovanie fosílnych palív a sú náročné na prácu.Nový projekt sa zameria na ich obnovu udržateľným spôsobom a môže sa rozvinúť vo väčšom meradle s cieľom dosiahnuť environmentálne a ekonomické výhody.Ak bude projekt úspešný, mohol by tiež znížiť závislosť USA od Číny pri poskytovaní prvkov vzácnych zemín.Financovanie projektu Národnej vedeckej nadácieProjekt Penn State REE je financovaný štvorročným grantom vo výške 571 658 USD v celkovej výške 1,7 milióna USD a ide o spoluprácu s Case Western Reserve University a Clemson University.Alternatívne spôsoby, ako obnoviť prvky vzácnych zemínRegenerácia RRE sa zvyčajne vykonáva pomocou operácií v malom meradle, zvyčajne lúhovaním a extrakciou rozpúšťadlom.Hoci ide o jednoduchý proces, lúhovanie vyžaduje veľké množstvo nebezpečných chemických činidiel, takže je komerčne nežiaduce.Extrakcia rozpúšťadlom je účinná technika, ale nie je veľmi účinná, pretože je náročná na prácu a čas.Ďalším bežným spôsobom získavania vzácnych surovín je agroťažba, známa tiež ako e-mining, ktorá zahŕňa prepravu elektronického odpadu, ako sú staré počítače, telefóny a televízia z rôznych krajín do Číny na ťažbu vzácnych surovín.Podľa Programu OSN pre životné prostredie sa v roku 2019 vytvorilo viac ako 53 miliónov ton elektronického odpadu, pričom suroviny obsahujúce vzácne a kovy obsahujú približne 57 miliárd USD.Aj keď sa často ponúka ako udržateľný spôsob recyklácie materiálov, nie je to bez vlastného súboru problémov, ktoré je stále potrebné prekonať.Poľnohospodárska ťažba si vyžaduje veľa skladovacích priestorov, recyklačných závodov, odpadu zo skládok po zhodnotení vzácnych kovov a zahŕňa náklady na dopravu, ktoré si vyžadujú spaľovanie fosílnych palív.Projekt Penn State University má potenciál prekonať niektoré problémy spojené s tradičnými metódami obnovy REE, ak dokáže splniť svoje vlastné environmentálne a ekonomické ciele.
