Källa: Azo Mining

Vad är sällsynta jordartselement och var finns de?

Sällsynta jordelement (REE) består av 17 metalliska element, bestående av 15 lantanider på det periodiska tabellen:

Lantan

Cerium

Praseodym

Neodym

Prometium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Dyspros

Holmium

Erbium

Thulium

Ytterbium

Utetium

Skandium

Yttrium

De flesta av dem är inte så sällsynta som gruppnamnet antyder men utsågs under 1700- och 1800 -talet, i jämförelse med andra vanligare "jord" -element som kalk och magnesia.

Cerium är den vanligaste REE och mer riklig än koppar eller bly.

Men i geologiska termer finns Rees sällan i koncentrerade avlagringar som kolsömmar, till exempel, gör dem ekonomiskt svåra att bryta.

De finns istället i fyra huvudsakliga ovanliga bergstyper; Karbonatiter, som är ovanliga stollande bergarter härrörande från karbonatrika magmas, alkaliska stollande inställningar, jon-absorptionsleraavlagringar och monazit-xenotime-bärare avlagringar.

Kina gruvor 95% av sällsynta jordarelement för att tillfredsställa efterfrågan på högteknologiska livsstilar och förnybar energi

Sedan slutet av 1990-talet har Kina dominerat REE-produktion och använt sina egna jonbsorptionsleraavlagringar, kända som "Sydkina leror".

Det är ekonomiskt för Kina att göra eftersom leraavlagringarna är enkla att hämta Rees från att använda svaga syror.

Sällsynta jordarelement används för alla typer av högteknologisk utrustning, inklusive datorer, DVD-spelare, mobiltelefoner, belysning, fiberoptik, kameror och högtalare och till och med militär utrustning, såsom jetmotorer, missilvägssystem, satelliter och anti-missilförsvar.

Ett mål för 2015 Paris klimatavtal är att begränsa den globala uppvärmningen till under 2 ˚C, företrädesvis 1,5 ° C, preindustriella nivåer. Detta har ökat efterfrågan på förnybar energi och elbilar, som också kräver att Rees ska fungera.

2010 tillkännagav Kina att det skulle minska REE-exporten för att uppfylla sin egen ökning av efterfrågan, men också behålla sin dominerande position för att leverera högteknologisk utrustning till resten av världen.

Kina är också i en stark ekonomisk position för att kontrollera utbudet av REE: er som behövs för förnybara energier som solpaneler, vind och tidvattenkraftsturbiner samt elfordon.

Fosfogypsum gödningsmedel sällsynta jordartselement fångar projekt

Fosfogypsum är en biprodukt av gödningsmedel och innehåller naturligt förekommande radioaktiva element som uran och thorium. Av denna anledning lagras den på obestämd tid, med tillhörande risker för förorenande jord, luft och vatten.

Därför har forskare vid Penn State University utvecklat en flerstegsmetod med hjälp av konstruerade peptider, korta strängar av aminosyror som exakt kan identifiera och separera REE med hjälp av ett speciellt utvecklat membran.

Eftersom traditionella separationsmetoder är otillräckliga syftar projektet till att utforma nya separationstekniker, material och processer.

Konstruktionen leds av beräkningsmodellering, utvecklad av Rachel Getman, huvudutredare och docent i kemisk och biomolekylär teknik vid Clemson, med utredarna Christine Duval och Julie Renner, som utvecklar molekylerna som kommer att klämma fast vid specifika REE: er.

Greenlee kommer att titta på hur de uppför sig i vatten och kommer att bedöma miljöpåverkan och olika ekonomiska potentialer under variabel design och driftssituationer.

Professor i kemiteknik Lauren Greenlee hävdar att: "Idag är uppskattningsvis 200 000 ton sällsynta jordartselement fångade i obearbetade fosfogypsavfall i Florida ensam."

Teamet identifierar att traditionell återhämtning är förknippad med miljö- och ekonomiska hinder, varigenom de för närvarande återvinns från sammansatta material, som kräver förbränning av fossila bränslen och är arbetsintensiv

Det nya projektet kommer att fokusera på att återhämta dem på ett hållbart sätt och kan rullas ut i större skala för miljö- och ekonomiska fördelar.

Om projektet är framgångsrikt kan det också minska USA: s beroende av Kina för att tillhandahålla sällsynta jordarelement.

National Science Foundation Project Funding

Penn State REE-projektet finansieras av ett fyraårigt bidrag på $ 571 658, totalt 1,7 miljoner dollar, och är ett samarbete med Case Western Reserve University och Clemson University.

Alternativa sätt att återfå sällsynta jordelement

RRE-återhämtning utförs vanligtvis med småskaliga operationer, vanligtvis genom lakning och extraktion av lösningsmedel.

Även om en enkel process kräver lakning en hög mängd farliga kemiska reagens, så är oönskat kommersiellt.

Extraktion av lösningsmedel är en effektiv teknik men är inte särskilt effektiv eftersom den är arbetsintensiv och tidskrävande.

Ett annat vanligt sätt för REE: er att återhämta sig är genom agromining, även känd som e-gruv, som involverar transport av elektroniskt avfall, såsom gamla datorer, telefoner och tv från olika länder till Kina för REE-extraktion.

Enligt FN: s miljöprogram genererades över 53 miljoner ton e-avfall under 2019, med cirka 57 miljarder dollar råvaror som innehåller REE och metaller.

Även om det ofta utropas som en hållbar metod för återvinningsmaterial, är det inte utan sin egen uppsättning problem som fortfarande behöver övervinnas.

Agromining kräver mycket lagringsutrymme, återvinningsanläggningar, deponeringsavfall efter REE -återhämtning och involverar transportkostnader, som kräver förbränning av fossila bränslen.

Penn State University -projektet har potential att övervinna några av de problem som är förknippade med traditionella REE -återhämtningsmetoder om det kan tillfredsställa sina egna miljö- och ekonomiska mål.

---

Posttid: Mar-03-2022