bron: AZO Mynbou

Wat is seldsame aardelemente en waar word hulle gevind?

Skaars aardelemente (SELDS AARDE-elemente) bestaan ​​uit 17 metaalelemente, wat uit 15 lantaniede op die periodieke tabel bestaan:

Lantaan

Serium

Praseodymium

Neodymium

Prometium

Samarium

Europium

Gadolinium

Terbium

Disprosium

Holmium

Erbium

Tulium

Ytterbium

Utetium

Skandium

Yttrium

Die meeste van hulle is nie so skaars soos die groepnaam aandui nie, maar is in die 18de en 19de eeue benoem, in vergelyking met ander meer algemene 'aard'-elemente soos kalk en magnesia.

Serium is die algemeenste REE en meer volop as koper of lood.

In geologiese terme word REE's egter selde in gekonsentreerde afsettings aangetref, aangesien steenkoollae dit byvoorbeeld ekonomies moeilik maak om te myn.

Hulle word eerder in vier hoof ongewone gesteentesoorte aangetref; karbonatiete, wat ongewone stollingsgesteentes is wat afkomstig is van karbonatryke magma's, alkaliese stollingsomgewings, ioonabsorberende klei-afsettings en monasiet-xenotiem-draer-plaasafsettings.

China ontgin 95% van seldsame aardelemente om aan die vraag na hoëtegnologiese lewenstyle en hernubare energie te voldoen.

Sedert die laat 1990's het China die produksie van REE oorheers, deur gebruik te maak van sy eie ioonabsorpsie-klei-afsettings, bekend as die 'Suid-Chinese Klei'.

Dit is ekonomies vir China om te doen omdat die klei-afsettings maklik is om REE's te onttrek deur swak sure te gebruik.

Skaars aardelemente word gebruik vir allerhande hoëtegnologie-toerusting, insluitend rekenaars, DVD-spelers, selfone, beligting, veseloptika, kameras en luidsprekers, en selfs militêre toerusting, soos straalenjins, missielgeleidingstelsels, satelliete en anti-missielverdediging.

'n Doelwit van die Paryse Klimaatooreenkoms van 2015 is om aardverwarming te beperk tot onder 2 ˚C, verkieslik 1.5 ˚C, pre-industriële vlakke. Dit het die vraag na hernubare energie en elektriese motors verhoog, wat ook hernubare energiebronne (REEs) benodig om te werk.

In 2010 het China aangekondig dat dit die uitvoer van REE sou verminder om aan sy eie styging in vraag te voldoen, maar ook sy dominante posisie vir die verskaffing van hoëtegnologie-toerusting aan die res van die wêreld sou handhaaf.

China is ook in 'n sterk ekonomiese posisie om die aanbod van hernubare energiebronne te beheer wat nodig is vir hernubare energieë soos sonpanele, wind- en getykragturbines, sowel as elektriese voertuie.

Fosfogipsumkunsmis Skaars Aarde Elemente Vasleggingsprojek

Fosfogips is 'n neweproduk van kunsmis en bevat natuurlik voorkomende radioaktiewe elemente soos uraan en torium. Om hierdie rede word dit onbepaald gestoor, met gepaardgaande risiko's van besoedeling van grond, lug en water.

Daarom het navorsers aan die Penn State Universiteit 'n meerstadiumbenadering ontwerp met behulp van gemanipuleerde peptiede, kort stringe aminosure wat REE's akkuraat kan identifiseer en skei met behulp van 'n spesiaal ontwikkelde membraan.

Aangesien tradisionele skeidingsmetodes onvoldoende is, beoog die projek om nuwe skeidingstegnieke, materiale en prosesse te ontwikkel.

Die ontwerp word gelei deur berekeningsmodellering, ontwikkel deur Rachel Getman, hoofondersoeker en medeprofessor in chemiese en biomolekulêre ingenieurswese by Clemson, met ondersoekers Christine Duval en Julie Renner, wat die molekules ontwikkel wat aan spesifieke REE's sal vasklou.

Greenlee sal kyk na hoe hulle in water optree en die omgewingsimpak en verskillende ekonomiese potensiaal onder veranderlike ontwerp- en bedryfstoestande assesseer.

Lauren Greenlee, professor in chemiese ingenieurswese, beweer dat: “vandag word na raming 200 000 ton seldsame aardelemente in onverwerkte fosfogipsafval in Florida alleen vasgevang.”

Die span identifiseer dat tradisionele herwinning geassosieer word met omgewings- en ekonomiese hindernisse, waardeur hulle tans herwin word uit saamgestelde materiale, wat die verbranding van fossielbrandstowwe vereis en arbeidsintensief is.

Die nuwe projek sal fokus op die herwinning daarvan op 'n volhoubare manier en kan moontlik op 'n groter skaal uitgerol word vir omgewings- en ekonomiese voordele.

Indien die projek suksesvol is, kan dit ook die VSA se afhanklikheid van China vir die verskaffing van seldsame aardelemente verminder.

Nasionale Wetenskapstigting Projekbefondsing

Die Penn State REE-projek word befonds deur 'n vierjaar-toelaag van $571 658, wat altesaam $1,7 miljoen beloop, en is 'n samewerking met Case Western Reserve Universiteit en Clemson Universiteit.

Alternatiewe maniere om seldsame aardelemente te herwin

RRE-herwinning word tipies uitgevoer met behulp van kleinskaalse bedrywighede, gewoonlik deur loging en oplosmiddelekstraksie.

Alhoewel dit 'n eenvoudige proses is, vereis uitloging 'n hoë hoeveelheid gevaarlike chemiese reagense, dus is dit kommersieel ongewens.

Oplosmiddelekstraksie is 'n effektiewe tegniek, maar is nie baie doeltreffend nie, omdat dit arbeidsintensief en tydrowend is.

Nog 'n algemene manier waarop REE's herwin kan word, is deur agromynbou, ook bekend as e-mynbou, wat die vervoer van elektroniese afval, soos ou rekenaars, fone en televisies, van verskeie lande na China vir REE-ontginning behels.

Volgens die VN-omgewingsprogram is meer as 53 miljoen ton e-afval in 2019 gegenereer, met ongeveer $57 miljard se grondstowwe wat REE's en metale bevat.

Alhoewel dit dikwels aangeprys word as 'n volhoubare metode om materiale te herwin, is dit nie sonder sy eie stel probleme wat steeds oorkom moet word nie.

Landboumynbou vereis baie stoorplek, herwinningsaanlegte, stortingsterreinafval na REE-herwinning, en behels vervoerkoste, wat die verbranding van fossielbrandstowwe vereis.

Die Penn State Universiteitsprojek het die potensiaal om sommige van die probleme wat met tradisionele REE-herwinningsmetodes verband hou, te oorkom indien dit sy eie omgewings- en ekonomiese doelwitte kan bereik.

---

Plasingstyd: 4 Julie 2022