Будучыня ўстойлівай здабычы рэдказямельных элементаў
крыніца: AZO MiningШто такое рэдказямельныя элементы і дзе яны знаходзяцца?Рэдказямельныя элементы (РЗЭ) складаюцца з 17 металічных элементаў, якія складаюцца з 15 лантанідаў у перыядычнай сістэме:лантанЦэрыйПразеадымНеадымавыПраметыйСамарыйЕўропійГадалінійТэрбійДыспрозійГольмійЭрбійТулійІтэрбійУтэцыйскандыйІтрыйБольшасць з іх не такія рэдкія, як вынікае з назвы групы, але былі названы ў 18-м і 19-м стагоддзях у параўнанні з іншымі больш распаўсюджанымі «зямнымі» элементамі, такімі як вапна і магнезія.Цэрый з'яўляецца найбольш распаўсюджаным РЗЭ і больш распаўсюджаным, чым медзь або свінец.Аднак у геалагічным плане РЗЭ рэдка сустракаюцца ў канцэнтраваных радовішчах, бо, напрыклад, вугальныя пласты робяць іх эканамічна цяжкай здабычу.Замест гэтага яны сустракаюцца ў чатырох асноўных незвычайных тыпах парод;карбанатыты, якія з'яўляюцца незвычайнымі магматычнымі пародамі, атрыманымі з багатых карбанатамі магм, шчолачных магматычных абстановак, адкладаў гліны, якія паглынаюць іёны, і адкладаў россыпаў, якія нясуць манацыт-ксенатым.Кітай здабывае 95% рэдказямельных элементаў, каб задаволіць попыт на высокатэхналагічны лад жыцця і аднаўляльныя крыніцы энергііЗ канца 1990-х гадоў Кітай дамінуе ў вытворчасці РЗЭ, выкарыстоўваючы ўласныя радовішчы гліны, якія паглынаюць іёны, вядомыя як «Паўднёвакітайскія гліны».Для Кітая гэта эканамічна эканамічна, таму што з радовішчаў гліны лёгка здабываць РЗЭ з дапамогай слабых кіслот.Рэдказямельныя элементы выкарыстоўваюцца для ўсіх відаў высокатэхналагічнага абсталявання, уключаючы кампутары, DVD-плэеры, сотавыя тэлефоны, асвятленне, валаконна-аптычныя прылады, камеры і дынамікі і нават ваеннае абсталяванне, такое як рэактыўныя рухавікі, сістэмы навядзення ракет, спадарожнікі і анты - супрацьракетная абарона.Мэтай Парыжскага кліматычнага пагаднення 2015 года з'яўляецца абмежаванне глабальнага пацяплення ніжэй за 2 ˚C, лепш 1,5 ˚C, даіндустрыяльнага ўзроўню.Гэта павялічыла попыт на аднаўляльныя крыніцы энергіі і электрамабілі, для працы якіх таксама патрэбны РЗЭ.У 2010 годзе Кітай абвясціў аб скарачэнні экспарту РЗЭ, каб задаволіць уласны рост попыту, але таксама захаваць сваё дамінуючае становішча ў пастаўках высокатэхналагічнага абсталявання ў астатні свет.Кітай таксама мае моцную эканамічную пазіцыю, каб кантраляваць пастаўкі РЗЭ, неабходных для аднаўляльных крыніц энергіі, такіх як сонечныя батарэі, ветравыя і прыліўныя турбіны, а таксама электрамабілі.Праект захопу рэдказямельных элементаў фасфагіпсавых угнаенняўФасфагіпс з'яўляецца пабочным прадуктам угнаенняў і змяшчае радыеактыўныя элементы, якія сустракаюцца ў прыродзе, такія як уран і торый.Па гэтай прычыне ён захоўваецца неабмежаваны час, што звязана з рызыкай забруджвання глебы, паветра і вады.Такім чынам, даследчыкі з Універсітэта штата Пенсільванія распрацавалі шматступенны падыход з выкарыстаннем сканструяваных пептыдаў, кароткіх радкоў амінакіслот, якія могуць дакладна ідэнтыфікаваць і аддзяляць РЗЭ з дапамогай спецыяльна распрацаванай мембраны.Паколькі традыцыйных метадаў падзелу недастаткова, праект накіраваны на распрацоўку новых метадаў падзелу, матэрыялаў і працэсаў.Дызайн заснаваны на вылічальным мадэляванні, распрацаваным Рэйчал Гетман, галоўным даследчыкам і дацэнтам кафедры хімічнай і біямалекулярнай інжынерыі ў Клемсане, з даследчыкамі Крысцін Дзюваль і Джулі Рэнер, якія распрацоўваюць малекулы, якія будуць прывязвацца да пэўных РЗЭ.Грынлі прааналізуе, як яны паводзяць сябе ў вадзе, і ацэніць уздзеянне на навакольнае асяроддзе і розныя эканамічныя магчымасці ў розных сітуацыях канструкцыі і эксплуатацыі.Прафесар хімічнага машынабудавання Ларэн Грынлі сцвярджае, што «сёння, паводле ацэнак, каля 200 000 тон рэдказямельных элементаў знаходзяцца ў пастцы неапрацаваных адходаў фасфагіпсу толькі ў Фларыдзе».Каманда вызначае, што традыцыйнае аднаўленне звязана з экалагічнымі і эканамічнымі бар'ерамі, у выніку чаго яны ў цяперашні час здабываюцца з кампазітных матэрыялаў, якія патрабуюць спальвання выкапнёвага паліва і з'яўляюцца працаёмкіміНовы праект будзе сканцэнтраваны на іх аднаўленні ўстойлівым спосабам і можа быць разгорнуты ў большым маштабе для атрымання экалагічных і эканамічных выгод.Калі праект будзе паспяховым, ён таксама можа паменшыць залежнасць ЗША ад Кітая ў пастаўках рэдказямельных элементаў.Фінансаванне праекта Нацыянальнага навуковага фондуПраект REE штата Пенсільванія фінансуецца чатырохгадовым грантам у памеры 571 658 долараў на агульную суму 1,7 мільёна долараў і з'яўляецца супрацоўніцтвам з Універсітэтам Вестэрн Рэзерв Кейс і Універсітэтам Клемсана.Альтэрнатыўныя спосабы аднаўлення рэдказямельных элементаўАднаўленне RRE звычайна праводзіцца з выкарыстаннем дробнамаштабных аперацый, звычайна шляхам вымывання і экстракцыі растваральнікам.Нягледзячы на просты працэс, вымыванне патрабуе вялікай колькасці небяспечных хімічных рэагентаў, таму камерцыйна непажадана.Экстракцыя растваральнікам з'яўляецца эфектыўным метадам, але не вельмі эфектыўным, таму што ён працаёмкі і адымае шмат часу.Іншым распаўсюджаным спосабам здабычы РЗЭ з'яўляецца аграрная здабыча, таксама вядомая як электронная здабыча, якая прадугледжвае транспарціроўку электронных адходаў, такіх як старыя кампутары, тэлефоны і тэлевізары, з розных краін у Кітай для здабычы РЗЭ.Па дадзеных Праграмы ААН па навакольным асяроддзі, у 2019 годзе было ўтворана больш за 53 мільёны тон электронных адходаў, прычым каля 57 мільярдаў долараў сыравіны, якая змяшчае РЗЭ і металы.Хаця яго часта рэкламуюць як устойлівы метад перапрацоўкі матэрыялаў, ён не пазбаўлены ўласнага набору праблем, якія яшчэ трэба пераадолець.Аграздабыча патрабуе шмат месца для захоўвання, заводаў па перапрацоўцы, звалкі адходаў пасля аднаўлення РЗЭ, а таксама прадугледжвае транспартныя выдаткі, якія патрабуюць спальвання выкапнёвага паліва.Праект Універсітэта штата Пенсільванія мае патэнцыял для пераадолення некаторых праблем, звязаных з традыцыйнымі метадамі аднаўлення РЗЭ, калі ён можа задаволіць свае экалагічныя і эканамічныя мэты.
