zdroj:AZO MiningCo jsou prvky vzácných zemin a kde se nacházejí?Prvky vzácných zemin (REE) obsahují 17 kovových prvků, které se skládají z 15 lanthanoidů v periodické tabulce:LanthanumCeriumPraseodymNeodymPromethiumSamariumeuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtetiumScandiumYttriumVětšina z nich není tak vzácná, jak naznačuje název skupiny, ale byly pojmenovány v 18. a 19. století ve srovnání s jinými běžnějšími „zemskými“ prvky, jako je vápno a magnézie.Cer je nejběžnější REE a je hojnější než měď nebo olovo.Z geologického hlediska se však vzácné zdroje vyskytují v koncentrovaných ložiskách jen zřídka, protože například uhelné sloje činí jejich těžbu ekonomicky obtížnou.Místo toho se nacházejí ve čtyřech hlavních neobvyklých typech hornin;karbonatity, což jsou neobvyklé vyvřelé horniny odvozené z magmat bohatých na uhličitany, alkalických vyvřelin, iontově absorpčních jílových ložisek a monazitových xenotimových ložisek.Čína těží 95 % prvků vzácných zemin, aby uspokojila poptávku po hi-tech životním stylu a obnovitelné energiiOd konce 90. let 20. století dominuje v produkci vzácných zemin Čína, která využívá vlastní iontově absorpční jílové ložiska, známá jako „jihočínské jíly“.Pro Čínu je to ekonomické, protože hlinitá ložiska lze snadno extrahovat REE pomocí slabých kyselin.Prvky vzácných zemin se používají pro všechny druhy hi-tech zařízení, včetně počítačů, DVD přehrávačů, mobilních telefonů, osvětlení, optických vláken, fotoaparátů a reproduktorů, a dokonce i vojenského vybavení, jako jsou tryskové motory, naváděcí systémy raket, satelity a antimikrobiální zařízení. - protiraketová obrana.Cílem Pařížské dohody o klimatu z roku 2015 je omezit globální oteplování pod 2 ˚C, nejlépe 1,5 ˚C, předindustriální úroveň.To zvýšilo poptávku po obnovitelné energii a elektromobilech, které také vyžadují REE k provozu.V roce 2010 Čína oznámila, že omezí vývozy vzácných zemin, aby splnila svůj vlastní nárůst poptávky, ale zároveň si udržela své dominantní postavení v dodávkách hi-tech zařízení do zbytku světa.Čína je také v silné ekonomické pozici, aby mohla kontrolovat dodávky vzácných zemin potřebných pro obnovitelné energie, jako jsou solární panely, větrné a přílivové turbíny a také elektrická vozidla.Projekt zachycení prvků vzácných zemin fosfosádrového hnojivaFosfosádrovec je vedlejším produktem hnojiva a obsahuje přirozeně se vyskytující radioaktivní prvky, jako je uran a thorium.Z tohoto důvodu je skladován na dobu neurčitou, s tím spojeným rizikem znečištění půdy, vzduchu a vody.Vědci z Penn State University proto vymysleli vícestupňový přístup využívající upravené peptidy, krátké řetězce aminokyselin, které mohou přesně identifikovat a oddělit REE pomocí speciálně vyvinuté membrány.Protože tradiční separační metody jsou nedostatečné, projekt si klade za cíl navrhnout nové separační techniky, materiály a procesy.Návrh je řízen výpočtovým modelováním, které vyvinula Rachel Getman, hlavní výzkumná pracovnice a docentka chemického a biomolekulárního inženýrství v Clemson, spolu s výzkumníky Christine Duval a Julie Renner, kteří vyvíjejí molekuly, které se přichytí ke konkrétním REE.Greenlee se podívá na to, jak se chovají ve vodě, a posoudí dopad na životní prostředí a různé ekonomické potenciály v různých konstrukčních a provozních situacích.Profesorka chemického inženýrství Lauren Greenleeová tvrdí, že: „Dnes je odhadem 200 000 tun prvků vzácných zemin zachyceno v nezpracovaném fosfosádrovém odpadu jen na Floridě.Tým identifikuje, že tradiční obnova je spojena s environmentálními a ekonomickými bariérami, přičemž jsou v současnosti získávány z kompozitních materiálů, které vyžadují spalování fosilních paliv a jsou náročné na práci.Nový projekt se zaměří na jejich obnovu udržitelným způsobem a může být rozšířen ve větším měřítku s ohledem na životní prostředí a ekonomický přínos.Pokud bude projekt úspěšný, mohl by také snížit závislost USA na Číně při poskytování prvků vzácných zemin.Financování projektu National Science FoundationProjekt Penn State REE je financován čtyřletým grantem ve výši 571 658 $ v celkové výši 1,7 milionu $ a je ve spolupráci s Case Western Reserve University a Clemson University.Alternativní způsoby, jak obnovit prvky vzácných zeminRegenerace RRE se obvykle provádí pomocí operací v malém měřítku, obvykle vyluhováním a extrakcí rozpouštědlem.Ačkoli je proces jednoduchý, vyluhování vyžaduje velké množství nebezpečných chemických činidel, takže je komerčně nežádoucí.Extrakce rozpouštědlem je účinná technika, ale není příliš účinná, protože je pracná a časově náročná.Dalším běžným způsobem získávání vzácných zemin je agrotěžba, známá také jako e-těžba, která zahrnuje přepravu elektronického odpadu, jako jsou staré počítače, telefony a televize, z různých zemí do Číny za účelem těžby vzácných zemin.Podle Programu OSN pro životní prostředí bylo v roce 2019 vytvořeno více než 53 milionů tun elektronického odpadu, přičemž suroviny obsahující REE a kovy obsahují přibližně 57 miliard dolarů.Ačkoli je často nabízena jako udržitelná metoda recyklace materiálů, není bez vlastních problémů, které je stále třeba překonat.Zemědělská těžba vyžaduje mnoho skladovacího prostoru, recyklačních závodů, skládkového odpadu po obnově vzácného původu a zahrnuje přepravní náklady, které vyžadují spalování fosilních paliv.Projekt Penn State University má potenciál překonat některé problémy spojené s tradičními metodami obnovy vzácných zemin, pokud dokáže uspokojit své vlastní environmentální a ekonomické cíle.
