อนาคตของการขุดองค์ประกอบหายากของโลกอย่างยั่งยืน
องค์ประกอบของโลกหายากคืออะไรและพบที่ไหน? องค์ประกอบของหายาก Earth (REES) ประกอบด้วยองค์ประกอบโลหะ 17 ชนิดประกอบด้วย lanthanides 15 ตัวบนตารางธาตุ: ส่วนใหญ่ไม่ได้หายากเท่าที่ชื่อกลุ่มแนะนำ แต่มีชื่อในศตวรรษที่ 18 และ 19 เมื่อเปรียบเทียบกับองค์ประกอบ 'โลก' ที่พบบ่อยอื่น ๆ เช่นมะนาวและแมกนีเซีย ซีเรียมเป็น REE ที่พบมากที่สุดและมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่าทองแดงหรือตะกั่ว อย่างไรก็ตามในแง่ธรณีวิทยา Rees ไม่ค่อยพบในเงินฝากที่เข้มข้นเป็นตะเข็บถ่านหินทำให้พวกเขายากที่จะขุด พวกเขาจะพบในสี่ประเภทหลักที่ผิดปกติ Carbonatites ซึ่งเป็นหินอัคนีที่ผิดปกติที่ได้มาจากแมกมาสที่อุดมไปด้วยคาร์บอเนตการตั้งค่าที่เกิดจากอัลคาไลน์การสะสมของดินเหนียวไอออนไอออนและการดูดซับไอออน จีนทำเหมือง 95% ขององค์ประกอบหายากของโลกเพื่อตอบสนองความต้องการวิถีชีวิตไฮเทคและพลังงานหมุนเวียน ตั้งแต่ปลายปี 1990 จีนได้ครองการผลิตของ REE โดยใช้เงินฝากดินเหนียวดูดซับไอออนของตัวเองซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อ 'ดินเหนียวเซาท์จีน' มันประหยัดสำหรับจีนที่จะทำเพราะการสะสมของดินเป็นเรื่องง่ายที่จะสกัด Rees จากการใช้กรดอ่อน องค์ประกอบของโลกหายากใช้สำหรับอุปกรณ์ไฮเทคทุกประเภทรวมถึงคอมพิวเตอร์เครื่องเล่นดีวีดีโทรศัพท์มือถือแสงไฟเบอร์ออปติกกล้องและลำโพงและอุปกรณ์ทางทหารเช่นเครื่องยนต์เจ็ทระบบนำทางขีปนาวุธดาวเทียมและการป้องกันการต่อต้านขีปนาวุธ วัตถุประสงค์ของข้อตกลงสภาพภูมิอากาศในปารีสปี 2558 คือการ จำกัด ภาวะโลกร้อนให้ต่ำกว่า 2 ˚Cโดยเฉพาะอย่างยิ่ง 1.5 ˚Cระดับก่อนอุตสาหกรรม สิ่งนี้เพิ่มความต้องการพลังงานหมุนเวียนและรถยนต์ไฟฟ้าซึ่งต้องการให้ Rees ดำเนินการ ในปี 2010 จีนประกาศว่าจะลดการส่งออกของ REE เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของตัวเอง แต่ยังรักษาตำแหน่งที่โดดเด่นสำหรับการจัดหาอุปกรณ์ไฮเทคให้กับส่วนที่เหลือของโลก ประเทศจีนยังอยู่ในสถานะทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่งในการควบคุมการจัดหา Rees ที่จำเป็นสำหรับพลังงานหมุนเวียนเช่นแผงโซลาร์เซลล์ลมและกังหันพลังงานน้ำขึ้นน้ำลงรวมถึงยานพาหนะไฟฟ้า Phosphogypsum Fertilizer องค์ประกอบของโลกหายาก Phosphogypsum เป็นผลพลอยได้จากปุ๋ยและมีองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นยูเรเนียมและทอเรียม ด้วยเหตุนี้จึงถูกเก็บไว้อย่างไม่มีกำหนดด้วยความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับดินที่ก่อมลพิษอากาศและน้ำ ดังนั้นนักวิจัยที่ Penn State University ได้กำหนดวิธีการหลายขั้นตอนโดยใช้เปปไทด์วิศวกรรมสายสั้นของกรดอะมิโนที่สามารถระบุและแยก Rees ได้อย่างแม่นยำโดยใช้เมมเบรนที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ เนื่องจากวิธีการแยกแบบดั้งเดิมไม่เพียงพอโครงการจึงมีจุดมุ่งหมายเพื่อกำหนดเทคนิคการแยกวัสดุและกระบวนการใหม่ การออกแบบนำโดยการสร้างแบบจำลองการคำนวณที่พัฒนาโดย Rachel Getman นักวิจัยหลักและรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่เคลมสันโดยนักวิจัย Christine Duval และ Julie Renner พัฒนาโมเลกุลที่จะยึดติดกับ Rees ที่เฉพาะเจาะจง Greenlee จะดูว่าพวกเขาประพฤติตนอย่างไรในน้ำและจะประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและศักยภาพทางเศรษฐกิจที่แตกต่างกันภายใต้การออกแบบตัวแปรและสถานการณ์การดำเนินงาน ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมี Lauren Greenlee อ้างว่า:“ วันนี้องค์ประกอบของโลกหายากประมาณ 200,000 ตันถูกขังอยู่ในขยะฟอสโฟกี้ซัมที่ยังไม่ผ่านกระบวนการในฟลอริดาเพียงอย่างเดียว” ทีมระบุว่าการฟื้นตัวแบบดั้งเดิมนั้นเกี่ยวข้องกับอุปสรรคด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจซึ่งในปัจจุบันพวกเขาได้รับการกู้คืนจากวัสดุคอมโพสิตซึ่งต้องใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและใช้แรงงานมาก โครงการใหม่จะมุ่งเน้นไปที่การกู้คืนพวกเขาอย่างยั่งยืนและอาจมีการเปิดตัวในขนาดที่ใหญ่ขึ้นเพื่อผลประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ หากโครงการประสบความสำเร็จก็สามารถลดการพึ่งพาของสหรัฐอเมริกาในประเทศจีนสำหรับการจัดหาองค์ประกอบที่หายากของโลก การระดมทุนโครงการมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการ Penn State REE ได้รับทุนจากเงินทุนสี่ปีที่ $ 571,658 รวมเป็นเงิน $ 1.7 ล้านและเป็นความร่วมมือกับ Case Western Reserve University และ Clemson University ทางเลือกอื่นในการกู้คืนองค์ประกอบของโลกหายาก โดยทั่วไปแล้วการกู้คืน RRE จะดำเนินการโดยใช้การดำเนินการขนาดเล็กโดยทั่วไปโดยการชะล้างและการสกัดตัวทำละลาย แม้ว่ากระบวนการง่าย ๆ การชะล้างจะต้องใช้สารเคมีอันตรายในปริมาณสูงดังนั้นจึงไม่พึงปรารถนาในเชิงพาณิชย์ การสกัดตัวทำละลายเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพ แต่ไม่ได้มีประสิทธิภาพมากนักเพราะใช้แรงงานมากและใช้เวลานาน อีกวิธีทั่วไปสำหรับ Rees ที่จะกู้คืนได้คือผ่านการเกษตรหรือที่รู้จักกันในชื่อ E-Mining ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขนส่งของเสียอิเล็กทรอนิกส์เช่นคอมพิวเตอร์เก่าโทรศัพท์และโทรทัศน์จากประเทศต่างๆไปยังประเทศจีนสำหรับการสกัด REE จากข้อมูลของโครงการสิ่งแวดล้อมของสหประชาชาติพบว่าขยะอิเล็กทรอนิกส์มากกว่า 53 ล้านตันถูกสร้างขึ้นในปี 2562 โดยมีวัตถุดิบประมาณ 57 พันล้านดอลลาร์ที่มีรีสและโลหะ แม้ว่ามักจะขนานนามว่าเป็นวิธีการรีไซเคิลที่ยั่งยืน แต่ก็ไม่ได้ไม่มีปัญหาที่ยังคงต้องเอาชนะ Agromining ต้องใช้พื้นที่จัดเก็บจำนวนมากโรงงานรีไซเคิลขยะฝังกลบหลังจากการกู้คืน REE และเกี่ยวข้องกับค่าขนส่งซึ่งต้องใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล โครงการ Penn State University มีศักยภาพที่จะเอาชนะปัญหาบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับวิธีการกู้คืน REE แบบดั้งเดิมหากสามารถบรรลุวัตถุประสงค์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจของตนเอง
เวลาโพสต์: มี.ค. 03-2022