vir: AZO Mining

Kaj so redki zemeljski elementi in kje jih najdemo?

Elementi redkih zemelj (REE) obsegajo 17 kovinskih elementov, sestavljenih iz 15 lantanoidov v periodnem sistemu:

Lantan

Cerij

Prazeodim

Neodim

Prometij

Samarij

Europij

gadolinij

Terbij

disprozij

Holmij

Erbij

Tulij

iterbij

Utecij

Skandij

Itrij

Večina jih ni tako redkih, kot pove ime skupine, ampak so jih poimenovali v 18. in 19. stoletju v primerjavi z drugimi pogostejšimi 'zemeljskimi' elementi, kot sta apno in magnezij.

Cerij je najpogostejši REE in ga je več kot bakra ali svinca.

Vendar se v geološkem smislu REE le redko nahajajo v koncentriranih nahajališčih, saj na primer premogovni sloji otežujejo njihovo rudarjenje.

Namesto tega jih najdemo v štirih glavnih neobičajnih vrstah kamnin; karbonatiti, ki so nenavadne magmatske kamnine, ki izvirajo iz s karbonatom bogatih magm, alkalnih magmatskih okolij, ionsko absorpcijskih glinenih usedlin in monacit-ksenotime nosilnih lezišč.

Kitajska izkopava 95 % redkih zemeljskih elementov, da zadovolji povpraševanje po visokotehnološkem življenjskem slogu in obnovljivi energiji

Od poznih devetdesetih let prejšnjega stoletja Kitajska prevladuje v proizvodnji REE z uporabo lastnih nahajališč gline za absorpcijo ionov, znanih kot „južnokitajske gline“.

Za Kitajsko je to gospodarno, ker je iz nahajališč gline enostavno ekstrahirati REE z uporabo šibkih kislin.

Elementi redkih zemelj se uporabljajo za vse vrste visokotehnološke opreme, vključno z računalniki, DVD predvajalniki, mobilnimi telefoni, razsvetljavo, optičnimi vlakni, kamerami in zvočniki ter celo vojaško opremo, kot so reaktivni motorji, sistemi za vodenje izstrelkov, sateliti in proti - protiraketna obramba.

Cilj pariškega podnebnega sporazuma iz leta 2015 je omejiti globalno segrevanje pod 2 ˚C, po možnosti 1,5 ˚C, predindustrijsko raven. To je povečalo povpraševanje po obnovljivi energiji in električnih avtomobilih, ki za delovanje potrebujejo tudi REE.

Leta 2010 je Kitajska napovedala, da bo zmanjšala izvoz REE, da bi zadostila lastnemu povečanemu povpraševanju, hkrati pa ohranila svoj prevladujoč položaj pri dobavi visokotehnološke opreme preostalemu svetu.

Kitajska je tudi v močnem gospodarskem položaju za nadzor dobave REE, potrebnih za obnovljive vire energije, kot so sončni kolektorji, vetrne in plimske turbine ter električna vozila.

Projekt zajemanja redkih zemeljskih elementov gnojila iz fosfogipsa

Fosfogips je stranski produkt gnojila in vsebuje naravno prisotne radioaktivne elemente, kot sta uran in torij. Zaradi tega se skladišči za nedoločen čas, s tem pa obstaja nevarnost onesnaženja tal, zraka in vode.

Zato so raziskovalci na Univerzi Penn State zasnovali večstopenjski pristop z uporabo inženirskih peptidov, kratkih nizov aminokislin, ki lahko natančno prepoznajo in ločijo REE z uporabo posebej razvite membrane.

Ker tradicionalne metode ločevanja ne zadoščajo, je cilj projekta razviti nove tehnike ločevanja, materiale in postopke.

Zasnovo vodi računalniško modeliranje, ki ga je razvila Rachel Getman, glavna raziskovalka in izredna profesorica kemijskega in biomolekularnega inženiringa na Clemsonu, z raziskovalcema Christine Duval in Julie Renner, ki razvijata molekule, ki se bodo vezale na specifične REE.

Greenlee bo preučil, kako se obnašajo v vodi, ter ocenil vpliv na okolje in različne gospodarske potenciale v spremenljivih situacijah načrtovanja in delovanja.

Profesorica kemijskega inženiringa Lauren Greenlee trdi, da: »danes je samo na Floridi v nepredelanih odpadkih fosfogipsa ujetih približno 200.000 ton redkih zemeljskih elementov.«

Ekipa ugotavlja, da je tradicionalna predelava povezana z okoljskimi in ekonomskimi ovirami, pri čemer se trenutno pridobivajo iz kompozitnih materialov, ki zahtevajo sežiganje fosilnih goriv in so delovno intenzivni.

Novi projekt se bo osredotočil na njihovo predelavo na trajnosten način in bi ga lahko uvedli v večjem obsegu za okoljske in gospodarske koristi.

Če bo projekt uspešen, bi lahko tudi zmanjšal odvisnost ZDA od Kitajske pri zagotavljanju elementov redkih zemelj.

Financiranje projekta Nacionalne znanstvene fundacije

Projekt Penn State REE je financiran s štiriletno donacijo v višini 571.658 $, kar skupaj znaša 1,7 milijona $, in je sodelovanje z univerzama Case Western Reserve in univerzo Clemson.

Alternativni načini pridobivanja elementov redkih zemelj

Pridobivanje RRE se običajno izvaja s postopki majhnega obsega, običajno z izpiranjem in ekstrakcijo s topilom.

Čeprav je preprost postopek, izpiranje zahteva veliko količino nevarnih kemičnih reagentov, zato je komercialno nezaželeno.

Ekstrakcija s topilom je učinkovita tehnika, vendar ni preveč učinkovita, ker je delovno intenzivna in dolgotrajna.

Drug pogost način pridobivanja REE je agrominiranje, znano tudi kot e-rudarjenje, ki vključuje prevoz elektronskih odpadkov, kot so stari računalniki, telefoni in televizija, iz različnih držav na Kitajsko za pridobivanje REE.

Po podatkih Okoljskega programa ZN je bilo leta 2019 ustvarjenih več kot 53 milijonov ton e-odpadkov, pri čemer je bilo surovin, ki vsebujejo REE in kovine, vrednih približno 57 milijard dolarjev.

Čeprav se pogosto oglašuje kot trajnostna metoda recikliranja materialov, ni brez lastnih težav, ki jih je še treba premagati.

Agrominiranje zahteva veliko skladiščnega prostora, obrate za recikliranje, odlaganje odpadkov po predelavi REE in vključuje stroške prevoza, ki zahtevajo kurjenje fosilnih goriv.

Projekt Penn State University ima potencial za premagovanje nekaterih težav, povezanih s tradicionalnimi metodami pridobivanja REE, če lahko zadovolji lastne okoljske in gospodarske cilje.

---

Čas objave: mar-03-2022