Sürdürülebilir Nadir Toprak Elementleri Madenciliğinin Geleceği
kaynak:AZO MadencilikNadir Toprak Elementleri Nedir ve Nerede Bulunur?Nadir toprak elementleri (REE'ler), periyodik tablodaki 15 lantanitten oluşan 17 metalik elementten oluşur:LantanSeryumPraseodimyumNeodimyumPrometyumSamaryumEvropyumGadolinyumTerbiyumDisporsiyumHolmiyumErbiyumTülyumİterbiyumUtesyumSkandiyumİtriyumBunların çoğu, grup adından da anlaşılacağı gibi nadir değildir ancak kireç ve magnezya gibi diğer daha yaygın 'toprak' elementleriyle karşılaştırıldığında 18. ve 19. yüzyıllarda isimlendirilmiştir.Seryum en yaygın REE'dir ve bakır veya kurşundan daha fazladır.Bununla birlikte, jeolojik açıdan, NTE'ler, örneğin kömür damarlarının çıkarılmasını ekonomik olarak zorlaştırdığından, konsantre yataklarda nadiren bulunur.Bunun yerine dört ana nadir kaya türünde bulunurlar; karbonat bakımından zengin magmalardan, alkalin magmatik ortamlardan, iyon soğuran kil yataklarından ve monazit-ksenotim taşıyıcı plaser yataklarından türetilen olağandışı magmatik kayalar olan karbonatitler.Çin, Yüksek Teknoloji Yaşam Tarzı ve Yenilenebilir Enerji Talebini Karşılamak İçin Nadir Toprak Elementlerinin %95'ini Madenlerden Çıkarıyor1990'ların sonlarından bu yana Çin, 'Güney Çin Killeri' olarak bilinen kendi iyon soğurucu kil yataklarını kullanarak REE üretimine hakim oldu.Çin için bunu yapmak ekonomiktir çünkü kil yataklarından zayıf asitler kullanılarak REE'lerin çıkarılması kolaydır.Nadir toprak elementleri; bilgisayarlar, DVD oynatıcılar, cep telefonları, aydınlatma, fiber optik, kameralar ve hoparlörler dahil olmak üzere her türlü yüksek teknolojili ekipmanda ve hatta jet motorları, füze yönlendirme sistemleri, uydular ve anti-askeri ekipmanlar gibi askeri ekipmanlarda kullanılmaktadır. -füze savunması.2015 Paris İklim Anlaşması'nın bir hedefi, küresel ısınmayı sanayi öncesi seviyelerin 2 ˚C'nin altında, tercihen 1,5 ˚C'de sınırlamaktır. Bu durum, aynı zamanda REE'lerin çalışmasını gerektiren yenilenebilir enerjiye ve elektrikli arabalara olan talebi artırdı.2010 yılında Çin, kendi talep artışını karşılamak için REE ihracatını azaltacağını ancak aynı zamanda dünyanın geri kalanına yüksek teknolojili ekipman tedarikindeki hakim konumunu sürdüreceğini duyurdu.Çin ayrıca elektrikli araçların yanı sıra güneş panelleri, rüzgar ve gelgit enerjisi türbinleri gibi yenilenebilir enerjiler için ihtiyaç duyulan REE'lerin tedarikini kontrol edebilecek güçlü bir ekonomik konumdadır.Fosfoalçı Gübresi Nadir Toprak Elementleri Yakalama ProjesiFosfojips gübrenin bir yan ürünüdür ve uranyum ve toryum gibi doğal olarak oluşan radyoaktif elementleri içerir. Bu nedenle, toprağı, havayı ve suyu kirletme riskiyle birlikte süresiz olarak depolanır.Bu nedenle, Penn State Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, özel olarak geliştirilmiş bir membran kullanarak REE'leri doğru bir şekilde tanımlayabilen ve ayırabilen, tasarlanmış peptitler, kısa amino asit dizileri kullanarak çok aşamalı bir yaklaşım tasarladılar.Geleneksel ayırma yöntemlerinin yetersiz kalması nedeniyle proje, yeni ayırma teknikleri, malzemeleri ve süreçlerinin geliştirilmesini amaçlamaktadır.Tasarım, Clemson'da kimya ve biyomoleküler mühendislik alanında baş araştırmacı ve doçent olan Rachel Getman tarafından geliştirilen ve araştırmacılar Christine Duval ve Julie Renner ile belirli REE'lere bağlanacak molekülleri geliştiren hesaplamalı modelleme tarafından yönetiliyor.Greenlee bunların suda nasıl davrandığına bakacak ve değişken tasarım ve işletme durumları altında çevresel etkiyi ve farklı ekonomik potansiyelleri değerlendirecek.Kimya mühendisliği profesörü Lauren Greenlee şunları iddia ediyor: "Bugün yalnızca Florida'daki işlenmemiş fosfojips atıklarında tahminen 200.000 ton nadir toprak elementi hapsolmuş durumda."Ekip, geleneksel geri kazanımın çevresel ve ekonomik engellerle ilişkili olduğunu, bu sayede bunların halihazırda fosil yakıtların yakılmasını gerektiren ve yoğun emek gerektiren kompozit malzemelerden geri kazanıldığını tespit ediyor.Yeni proje, bunların sürdürülebilir bir şekilde geri kazanılmasına odaklanacak ve çevresel ve ekonomik faydalar sağlamak üzere daha büyük ölçekte hayata geçirilebilecek.Proje başarılı olursa, aynı zamanda ABD'nin nadir toprak elementleri sağlama konusunda Çin'e olan bağımlılığını da azaltabilir.Ulusal Bilim Vakfı Proje FinansmanıPenn State REE projesi, Case Western Reserve Üniversitesi ve Clemson Üniversitesi ile yapılan bir işbirliğiyle toplam 1,7 milyon ABD Doları tutarında 571.658 ABD Doları tutarında dört yıllık bir hibe ile finanse edilmektedir.Nadir Toprak Elementlerini Kurtarmanın Alternatif YollarıRRE geri kazanımı tipik olarak küçük ölçekli işlemler kullanılarak, genellikle liç ve solvent ekstraksiyonu yoluyla gerçekleştirilir.Her ne kadar basit bir işlem olsa da, liç yüksek miktarda tehlikeli kimyasal reaktif gerektirdiğinden ticari açıdan istenmeyen bir durumdur.Solvent ekstraksiyonu etkili bir tekniktir ancak emek yoğun ve zaman alıcı olduğundan çok verimli değildir.REE'lerin geri kazanılmasının bir diğer yaygın yolu, e-madencilik olarak da bilinen, eski bilgisayarlar, telefonlar ve televizyon gibi elektronik atıkların çeşitli ülkelerden NTE çıkarımı için Çin'e taşınmasını içeren tarımsal madenciliktir.BM Çevre Programına göre 2019 yılında 53 milyon tonun üzerinde e-atık üretildi ve bunların yaklaşık 57 milyar dolarlık hammaddesi REE'ler ve metaller içeriyordu.Her ne kadar sıklıkla malzemelerin geri dönüştürülmesi için sürdürülebilir bir yöntem olarak lanse edilse de, hala aşılması gereken kendi sorunları da var.Tarımsal madencilik, REE'nin geri kazanılmasından sonra çok fazla depolama alanı, geri dönüşüm tesisleri, depolama sahası atıkları gerektirir ve fosil yakıtların yakılmasını gerektiren nakliye maliyetlerini içerir.Penn State Üniversitesi Projesi, kendi çevresel ve ekonomik hedeflerini karşılayabilirse, geleneksel NTE kurtarma yöntemleriyle ilgili bazı sorunların üstesinden gelme potansiyeline sahiptir.
