izvor: AZO Rudarstvo

Šta su rijetki zemni elementi i gdje se nalaze?

Rijetkozemni elementi (REE) sastoje se od 17 metalnih elemenata, sastavljenih od 15 lantanida u periodnom sistemu elemenata:

Lantan

Cerijum

Prazeodimijum

Neodimijum

Promethium

Samarij

Europij

Gadolinijum

Terbijum

Disprozij

Holmijum

Erbij

Tulij

Iterbijum

Utecij

Skandijum

Itrijum

Većina njih nije toliko rijetka kao što naziv grupe sugerira, ali su imenovani u 18. i 19. stoljeću, u poređenju s drugim češćim "zemljanim" elementima poput kreča i magnezija.

Cerij je najčešći element reda (REE) i obilniji je od bakra ili olova.

Međutim, u geološkom smislu, REE elementi se rijetko nalaze u koncentriranim naslagama jer, na primjer, ugljeni slojevi čine njihovo iskopavanje ekonomski teškim.

Umjesto toga, nalaze se u četiri glavne neuobičajene vrste stijena; karbonatiti, koji su neobične magmatske stijene izvedene iz magme bogate karbonatima, alkalne magmatske sredine, naslaga gline apsorpcijom iona i naslaga monazita i ksenotima.

Kina iskopava 95% rijetkih zemnih elemenata kako bi zadovoljila potražnju za visokotehnološkim načinom života i obnovljivom energijom

Od kasnih 1990-ih, Kina dominira proizvodnjom elemenata rijetkih metala (REE), koristeći vlastita nalazišta gline za apsorpciju iona, poznata kao "južnokineske gline".

Za Kinu je to ekonomično jer je jednostavno izdvojiti REE iz glinenih naslaga pomoću slabih kiselina.

Rijetki zemni elementi se koriste za sve vrste visokotehnološke opreme, uključujući računare, DVD plejere, mobilne telefone, rasvjetu, optička vlakna, kamere i zvučnike, pa čak i vojnu opremu, kao što su mlazni motori, sistemi za navođenje raketa, sateliti i protivraketna odbrana.

Cilj Pariškog sporazuma o klimi iz 2015. godine je ograničavanje globalnog zagrijavanja na ispod 2 °C, po mogućnosti 1,5 °C, u odnosu na predindustrijski nivo. To je povećalo potražnju za obnovljivom energijom i električnim automobilima, kojima su za rad također potrebni REE (ree-oriented elements - obnovljivi izvori energije).

Kina je 2010. godine najavila da će smanjiti izvoz elemenata reda kako bi zadovoljila vlastiti porast potražnje, ali i zadržala svoju dominantnu poziciju u snabdijevanju ostatka svijeta visokotehnološkom opremom.

Kina je također u snažnoj ekonomskoj poziciji da kontrolira snabdijevanje elementima reda potrebnim za obnovljive izvore energije kao što su solarni paneli, vjetroelektrane i turbine na energiju plime i oseke, kao i električna vozila.

Projekat hvatanja rijetkih zemnih elemenata za fosfogipsno gnojivo

Fosfogips je nusproizvod gnojiva i sadrži prirodno prisutne radioaktivne elemente poput urana i torija. Zbog toga se skladišti neograničeno, s povezanim rizicima zagađenja tla, zraka i vode.

Stoga su istraživači sa Univerziteta Penn State osmislili višestepeni pristup korištenjem inženjerskih peptida, kratkih nizova aminokiselina koji mogu precizno identificirati i odvojiti REE pomoću posebno razvijene membrane.

Budući da tradicionalne metode odvajanja nisu dovoljne, cilj projekta je osmisliti nove tehnike odvajanja, materijale i procese.

Dizajn je vođen računarskim modeliranjem, koje je razvila Rachel Getman, glavna istraživačica i vanredna profesorica hemijskog i biomolekularnog inženjerstva na Clemsonu, zajedno s istraživačicama Christine Duval i Julie Renner, koje razvijaju molekule koji će se vezati za specifične REE elemente.

Greenlee će ispitati kako se ponašaju u vodi i procijenit će utjecaj na okoliš i različite ekonomske potencijale u promjenjivim projektnim i operativnim situacijama.

Profesorica hemijskog inženjerstva Lauren Greenlee tvrdi da je: „danas se procjenjuje da je samo na Floridi 200.000 tona rijetkih zemnih elemenata zarobljeno u neobrađenom otpadu od fosfogipsa.“

Tim je utvrdio da je tradicionalno iskorištavanje povezano s ekološkim i ekonomskim preprekama, pri čemu se trenutno iskorištavaju kompozitni materijali, što zahtijeva sagorijevanje fosilnih goriva i radno je intenzivno.

Novi projekat će se fokusirati na njihovo održivo iskorištavanje i mogao bi se primijeniti u većem obimu zbog ekoloških i ekonomskih koristi.

Ako projekat bude uspješan, mogao bi smanjiti i ovisnost SAD-a o Kini u isporuci rijetkih zemnih elemenata.

Finansiranje projekta Nacionalne naučne fondacije

Projekat Penn State REE finansira se četverogodišnjim grantom od 571.658 dolara, ukupno 1,7 miliona dolara, i predstavlja saradnju sa Univerzitetom Case Western Reserve i Univerzitetom Clemson.

Alternativni načini za oporavak rijetkih zemnih elemenata

Oporavak RRE se obično provodi korištenjem operacija malog obima, najčešće ispiranjem i ekstrakcijom rastvaračem.

Iako je jednostavan proces, ispiranje zahtijeva veliku količinu opasnih hemijskih reagensa, pa je komercijalno nepoželjno.

Ekstrakcija rastvaračem je efikasna tehnika, ali nije baš efikasna jer zahtijeva puno rada i vremena.

Drugi uobičajeni način za izdvajanje elemenata reda (REE) je agrorudarenje, poznato i kao e-rudarenje, koje uključuje transport elektronskog otpada, kao što su stari računari, telefoni i televizori, iz različitih zemalja u Kinu radi ekstrakcije REE.

Prema Programu UN-a za okoliš, u 2019. godini generirano je preko 53 miliona tona elektronskog otpada, od čega oko 57 milijardi dolara sirovina koje sadrže elemente reda i metale.

Iako se često reklamira kao održiva metoda recikliranja materijala, ona nije bez niza problema koje još uvijek treba prevladati.

Agrorudarstvo zahtijeva puno skladišnog prostora, postrojenja za recikliranje, odlaganje otpada nakon oporavka elemenata reda (REE) na deponije, te uključuje troškove transporta, koji zahtijevaju sagorijevanje fosilnih goriva.

Projekat Univerziteta Penn State ima potencijal da prevaziđe neke od problema povezanih s tradicionalnim metodama oporavka elemenata rijetkih metala (REE) ako može zadovoljiti vlastite ekološke i ekonomske ciljeve.

---

Vrijeme objave: 04.07.2022.