Tương lai của khai thác các yếu tố trái đất quý hiếm một cách bền vững
Nguồn: Khai thác AzoCác yếu tố đất hiếm là gì và chúng được tìm thấy ở đâu?Các yếu tố đất hiếm (Rees) bao gồm 17 yếu tố kim loại, được tạo thành từ 15 lanthanides trên bảng tuần hoàn:LanthanumCeriumPraseodymiumNeodymiumPromethiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtetiumScandiumYttriHầu hết trong số họ không hiếm như tên nhóm cho thấy nhưng được đặt tên trong thế kỷ 18 và 19, so với các yếu tố 'Trái đất' phổ biến khác như Lime và Magnesia.Cerium là REE phổ biến nhất và phong phú hơn đồng hoặc chì.Tuy nhiên, theo thuật ngữ địa chất, Rees hiếm khi được tìm thấy trong các mỏ tập trung như các đường nối than, ví dụ, đang khiến chúng trở nên khó khăn về mặt kinh tế.Thay vào đó, chúng được tìm thấy trong bốn loại đá không phổ biến chính; Carbonatites, là những tảng đá bất thường có nguồn gốc từ các magma giàu carbonate, các thiết lập Igneous kiềm, tiền gửi đất sét hấp thụ ion và tiền gửi của người bán monazite-cenotime.Trung Quốc khai thác 95% các yếu tố đất hiếm để đáp ứng nhu cầu về lối sống công nghệ cao và năng lượng tái tạoKể từ cuối những năm 1990, Trung Quốc đã thống trị sản xuất REE, sử dụng các mỏ đất sét hấp thụ ion của chính mình, được gọi là 'Đầm Trung Quốc'.Nó là kinh tế đối với Trung Quốc vì tiền gửi đất sét rất đơn giản để chiết xuất Rees từ việc sử dụng các axit yếu.Các yếu tố đất hiếm được sử dụng cho tất cả các loại thiết bị công nghệ cao, bao gồm máy tính, đầu DVD, điện thoại di động, ánh sáng, quang học, máy ảnh và loa, và thậm chí cả thiết bị quân sự, như động cơ phản lực, hệ thống hướng dẫn tên lửa, vệ tinh và phòng thủ chống âm thanh.Mục tiêu của Thỏa thuận khí hậu Paris 2015 là hạn chế sự nóng lên toàn cầu xuống dưới 2 ˚C, tốt nhất là 1,5 ˚C, mức tiền công nghiệp. Điều này đã tăng nhu cầu về năng lượng tái tạo và xe điện, cũng yêu cầu Rees hoạt động.Trong năm 2010, Trung Quốc tuyên bố sẽ giảm xuất khẩu REE để đáp ứng nhu cầu của chính mình, nhưng cũng duy trì vị thế thống trị của mình để cung cấp thiết bị công nghệ cao cho phần còn lại của thế giới.Trung Quốc cũng ở một vị trí kinh tế mạnh mẽ để kiểm soát việc cung cấp Rees cần thiết cho các năng lượng tái tạo như tấm pin mặt trời, gió và tuabin điện thủy triều, cũng như xe điện.Phosphogypsum phân bón các yếu tố trái đất hiếmPhosphogypsum là sản phẩm phụ của phân bón và chứa các yếu tố phóng xạ xuất hiện tự nhiên như uranium và thorium. Vì lý do này, nó được lưu trữ vô thời hạn, với những rủi ro liên quan đến việc gây ô nhiễm đất, không khí và nước.Do đó, các nhà nghiên cứu tại Đại học bang Pennsylvania, đã nghĩ ra một cách tiếp cận đa tầng bằng cách sử dụng các peptide được thiết kế, các chuỗi các axit amin ngắn có thể xác định chính xác và các Rees riêng biệt bằng cách sử dụng màng phát triển đặc biệt.Vì các phương pháp phân tách truyền thống là không đủ, dự án nhằm mục đích đưa ra các kỹ thuật, vật liệu và quy trình phân tách mới.Thiết kế được dẫn dắt bởi mô hình tính toán, được phát triển bởi Rachel Getman, điều tra viên chính và phó giáo sư kỹ thuật hóa học và phân tử sinh học tại Clemson, với các nhà điều tra Christine Duval và Julie Renner, phát triển các phân tử sẽ bám vào Rees cụ thể.Greenlee sẽ xem xét cách họ cư xử trong nước và sẽ đánh giá tác động môi trường và các tiềm năng kinh tế khác nhau trong các tình huống thiết kế và vận hành thay đổi.Giáo sư Kỹ thuật Hóa học Lauren Greenlee, tuyên bố rằng: Ngày nay, ước tính 200.000 tấn các nguyên tố đất hiếm bị mắc kẹt trong chất thải phosphogypsum chưa được xử lý ở Florida.Nhóm nghiên cứu xác định rằng sự phục hồi truyền thống có liên quan đến các rào cản về môi trường và kinh tế, theo đó họ hiện đang được phục hồi từ các vật liệu composite, đòi hỏi phải đốt nhiên liệu hóa thạch và rất nhiềuDự án mới sẽ tập trung vào việc phục hồi chúng một cách bền vững và có thể được triển khai ở quy mô lớn hơn cho các lợi ích kinh tế và môi trường.Nếu dự án thành công, nó cũng có thể làm giảm sự phụ thuộc của Hoa Kỳ vào Trung Quốc trong việc cung cấp các yếu tố đất hiếm.Tài trợ dự án của Quỹ Khoa học Quốc giaDự án REE của bang Pennsylvania được tài trợ bởi khoản trợ cấp bốn năm là 571.658 đô la, với tổng trị giá 1,7 triệu đô la và là sự hợp tác của Đại học Case Western Reserve và Đại học Clemson.Các cách khác để phục hồi các yếu tố đất hiếmPhục hồi RRE thường được thực hiện bằng cách sử dụng các hoạt động quy mô nhỏ, thường là bằng cách lọc và chiết dung môi.Mặc dù là một quá trình đơn giản, việc lọc nước đòi hỏi một lượng lớn thuốc thử hóa học nguy hiểm, do đó là không mong muốn thương mại.Chiết xuất dung môi là một kỹ thuật hiệu quả nhưng không hiệu quả lắm vì nó tốn nhiều công sức và tốn thời gian.Một cách phổ biến khác để Rees được phục hồi là thông qua việc kết hợp, còn được gọi là khai thác điện tử, liên quan đến việc vận chuyển chất thải điện tử, như máy tính cũ, điện thoại và truyền hình từ nhiều quốc gia khác nhau đến Trung Quốc để khai thác REE.Theo Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc, hơn 53 triệu tấn chất thải điện tử đã được tạo ra vào năm 2019, với khoảng 57 tỷ đô la nguyên liệu có chứa Rees và kim loại.Mặc dù thường được quảng cáo là một phương pháp tái chế bền vững, nhưng nó không phải là không có các vấn đề riêng mà vẫn cần phải khắc phục.Agromining đòi hỏi rất nhiều không gian lưu trữ, tái chế nhà máy, chất thải bãi rác sau khi phục hồi REE và liên quan đến chi phí vận chuyển, đòi hỏi phải đốt nhiên liệu hóa thạch.Dự án Đại học bang Pennsylvania có khả năng khắc phục một số vấn đề liên quan đến phương pháp phục hồi REE truyền thống nếu nó có thể thỏa mãn các mục tiêu kinh tế và môi trường của chính nó.
