sursă: AZO Mining

Ce sunt elementele pământurilor rare și unde se găsesc?

Elementele de pământuri rare (REE) cuprind 17 elemente metalice, formate din 15 lantanide în tabelul periodic:

Lantan

Ceriu

Praseodim

Neodim

Prometiu

Samariu

Europiu

Gadoliniu

Terbiu

Disprosiu

Holmiu

Erbiu

Tuliu

Yterbiu

Utețiu

Scandiu

Ytriu

Majoritatea nu sunt atât de rare pe cât sugerează și numele grupului, dar au fost denumite în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, în comparație cu alte elemente „pământești” mai comune, cum ar fi varul și magnezia.

Ceriul este cel mai comun material rare și mai abundent decât cuprul sau plumbul.

Cu toate acestea, din punct de vedere geologic, rețelele rare de cărbune se găsesc rareori în zăcăminte concentrate, deoarece straturile de cărbune, de exemplu, le fac dificil de exploatat din punct de vedere economic.

În schimb, acestea se găsesc în patru tipuri principale de roci neobișnuite; carbonatite, care sunt roci magmatice neobișnuite derivate din magme bogate în carbonați, contexte magmatice alcaline, depozite de argilă cu absorbție de ioni și depozite de placeri purtători de monazit-xenotim.

China extrage 95% din elementele pământoase rare pentru a satisface cererea de stiluri de viață de înaltă tehnologie și energie regenerabilă

De la sfârșitul anilor 1990, China a dominat producția de REE, utilizând propriile zăcăminte de argilă cu absorbție de ioni, cunoscute sub numele de „Argilele Chinei de Sud”.

Este economic pentru China să facă acest lucru, deoarece zăcămintele de argilă sunt ușor de extras din surse rare folosind acizi slabi.

Elementele de pământuri rare sunt utilizate pentru tot felul de echipamente de înaltă tehnologie, inclusiv computere, DVD playere, telefoane mobile, corpuri de iluminat, fibră optică, camere foto și difuzoare, și chiar echipamente militare, cum ar fi motoare cu reacție, sisteme de ghidare a rachetelor, sateliți și apărare antirachetă.

Un obiectiv al Acordului de la Paris privind clima din 2015 este limitarea încălzirii globale sub 2 ˚C, de preferință 1,5 ˚C, niveluri preindustriale. Acest lucru a crescut cererea de energie regenerabilă și de mașini electrice, care necesită, de asemenea, energie terestră pentru a funcționa.

În 2010, China a anunțat că va reduce exporturile de materiale rare pentru a-și satisface propria creștere a cererii, dar și pentru a-și menține poziția dominantă în furnizarea de echipamente de înaltă tehnologie către restul lumii.

China se află, de asemenea, într-o poziție economică puternică pentru a controla furnizarea de resurse naturale (REE) necesare pentru energiile regenerabile, cum ar fi panourile solare, turbinele eoliene și mareomotrice, precum și vehiculele electrice.

Proiect de captare a elementelor de pământuri rare cu îngrășăminte fosfogipsoase

Fosfogipsul este un produs secundar al îngrășămintelor și conține elemente radioactive naturale, cum ar fi uraniul și toriul. Din acest motiv, este depozitat pe termen nelimitat, cu riscurile asociate de poluare a solului, aerului și apei.

Prin urmare, cercetătorii de la Universitatea Penn State au conceput o abordare în mai multe etape folosind peptide proiectate, șiruri scurte de aminoacizi care pot identifica și separa cu precizie exogenele terestre folosind o membrană special dezvoltată.

Întrucât metodele tradiționale de separare sunt insuficiente, proiectul își propune să conceapă noi tehnici, materiale și procese de separare.

Designul este condus de modelare computațională, dezvoltată de Rachel Getman, cercetător principal și profesor asociat de inginerie chimică și biomoleculară la Clemson, împreună cu cercetătorii Christine Duval și Julie Renner, care dezvoltă moleculele care se vor atașa de anumite REE-uri.

Greenlee va analiza modul în care acestea se comportă în apă și va evalua impactul asupra mediului și diferitele potențiale economice în situații variabile de proiectare și funcționare.

Profesoara de inginerie chimică Lauren Greenlee susține că: „astăzi, se estimează că 200.000 de tone de elemente din pământuri rare sunt prinse în deșeuri de fosfogips neprocesate numai în Florida.”

Echipa identifică faptul că recuperarea tradițională este asociată cu bariere de mediu și economice, aceasta fiind în prezent recuperată din materiale compozite, care necesită arderea combustibililor fosili și necesită multă forță de muncă.

Noul proiect se va concentra pe recuperarea lor într-un mod sustenabil și ar putea fi implementat la o scară mai mare pentru beneficii economice și de mediu.

Dacă proiectul va avea succes, ar putea reduce și dependența SUA de China pentru furnizarea de elemente de pământuri rare.

Finanțarea proiectului Fundației Naționale pentru Știință

Proiectul REE al Penn State este finanțat printr-o subvenție pe patru ani în valoare de 571.658 de dolari, în valoare totală de 1,7 milioane de dolari, și este o colaborare cu Universitatea Case Western Reserve și Universitatea Clemson.

Modalități alternative de recuperare a elementelor de pământuri rare

Recuperarea RRE se realizează de obicei folosind operațiuni la scară mică, de obicei prin levigare și extracție cu solvent.

Deși este un proces simplu, levigarea necesită o cantitate mare de reactivi chimici periculoși, deci este nedorită din punct de vedere comercial.

Extracția cu solvent este o tehnică eficientă, dar nu este foarte eficientă, deoarece necesită multă muncă și mult timp.

O altă modalitate obișnuită de recuperare a REE-urilor este prin agromining, cunoscut și sub numele de e-mining, care implică transportul deșeurilor electronice, cum ar fi computere, telefoane și televizoare vechi, din diferite țări în China pentru extracția REE.

Conform Programului ONU pentru Mediu, în 2019 au fost generate peste 53 de milioane de tone de deșeuri electronice, dintre care aproximativ 57 de miliarde de dolari provin din materii prime care conțin resurse rare și metale.

Deși este adesea prezentată ca o metodă sustenabilă de reciclare a materialelor, nu este lipsită de propriile probleme care trebuie încă depășite.

Agromineria necesită mult spațiu de depozitare, instalații de reciclare, depozite de deșeuri după recuperarea REE și implică costuri de transport, care necesită arderea combustibililor fosili.

Proiectul Universității Penn State are potențialul de a depăși unele dintre problemele asociate cu metodele tradiționale de recuperare a REE, dacă își poate îndeplini propriile obiective de mediu și economice.

---

Data publicării: 04 iulie 2022