منبع: AZO Miningعناصر کمیاب زمین چیست و در کجا یافت می شوند؟عناصر خاکی کمیاب (REEs) شامل 17 عنصر فلزی هستند که از 15 لانتانید در جدول تناوبی تشکیل شده اند:لانتانیمسریمپراسئودیمیمنئودیمیمپرومتیمساماریومیوروپیومگادولینیومتربیومدیسپروزیمهولمیوماربیومتولیومایتربیوماوتتیوماسکاندیمایتریومبسیاری از آنها به اندازه نام گروه نادر نیستند، اما در قرن 18 و 19 در مقایسه با سایر عناصر رایج "زمین" مانند آهک و منیزیا نامگذاری شده اند.سریم رایج ترین REE و فراوانتر از مس یا سرب است.با این حال، از نظر زمین‌شناسی، عناصر REE به ندرت در ذخایر متمرکز یافت می‌شوند، به‌عنوان مثال، درزهای زغال‌سنگ، استخراج آنها را از نظر اقتصادی دشوار می‌کند.آنها در عوض در چهار نوع سنگ اصلی غیر معمول یافت می شوند.کربناتیت‌ها، سنگ‌های آذرین غیرمعمولی هستند که از ماگمای غنی از کربنات، تنظیمات آذرین قلیایی، رسوبات رس جذب‌کننده یون و رسوبات پلاسرهای حامل مونازیت-گزنوتایم به دست می‌آیند.چین 95 درصد از عناصر کمیاب زمین را استخراج می کند تا تقاضا برای سبک زندگی پیشرفته و انرژی های تجدیدپذیر را برآورده کند.از اواخر دهه 1990، چین بر تولید REE تسلط داشت و از ذخایر رس جذب کننده یون خود، معروف به "رس های چین جنوبی" استفاده کرد.این کار برای چین مقرون به صرفه است، زیرا رسوبات رس به راحتی می توانند عناصر REE را از اسیدهای ضعیف استخراج کنند.عناصر خاکی کمیاب برای انواع تجهیزات پیشرفته از جمله کامپیوتر، پخش کننده دی وی دی، تلفن های همراه، نورپردازی، فیبر نوری، دوربین ها و بلندگوها و حتی تجهیزات نظامی مانند موتورهای جت، سیستم های هدایت موشک، ماهواره ها و ضد استفاده می شوند. - دفاع موشکییکی از اهداف توافقنامه اقلیمی پاریس در سال 2015، محدود کردن گرمایش جهانی به زیر 2 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 1.5 درجه سانتیگراد، در سطوح پیش از صنعتی شدن است.این امر تقاضا برای انرژی های تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی را افزایش داده است که برای کارکردن آنها نیز نیاز به REE دارند.در سال 2010، چین اعلام کرد که صادرات REE را کاهش می دهد تا بتواند افزایش تقاضای خود را برآورده کند، اما همچنین موقعیت غالب خود را برای تامین تجهیزات پیشرفته به سایر نقاط جهان حفظ خواهد کرد.چین همچنین در یک موقعیت اقتصادی قوی برای کنترل عرضه REE های مورد نیاز برای انرژی های تجدیدپذیر مانند پانل های خورشیدی، توربین های بادی و نیروی جزر و مدی و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی قرار دارد.پروژه جذب عناصر کمیاب خاکی کود فسفوژیپسومفسفوژیپس یک محصول جانبی کود است و حاوی عناصر رادیواکتیو طبیعی مانند اورانیوم و توریم است.به همین دلیل، با خطرات مرتبط با آلودگی خاک، هوا و آب، به طور نامحدود ذخیره می شود.بنابراین، محققان در دانشگاه ایالتی پن، رویکردی چند مرحله‌ای با استفاده از پپتیدهای مهندسی شده، رشته‌های کوتاهی از اسیدهای آمینه ابداع کرده‌اند که می‌توانند به‌دقت REEها را با استفاده از یک غشای توسعه‌یافته خاص شناسایی و جدا کنند.از آنجایی که روش‌های جداسازی سنتی کافی نیستند، هدف پروژه ابداع تکنیک‌ها، مواد و فرآیندهای جداسازی جدید است.این طراحی توسط مدل‌سازی محاسباتی انجام شده است که توسط راشل گتمن، محقق اصلی و دانشیار مهندسی شیمی و بیومولکولی در کلمسون، با محققین کریستین دووال و جولی رنر، توسعه داده شده است که مولکول‌هایی را توسعه می‌دهند که به REEهای خاص متصل می‌شوند.گرینلی به نحوه رفتار آنها در آب نگاه خواهد کرد و اثرات زیست محیطی و پتانسیل های اقتصادی مختلف را تحت شرایط طراحی و عملیاتی متغیر ارزیابی خواهد کرد.لورن گرینلی، پروفسور مهندسی شیمی، ادعا می کند که: «امروزه، تخمین زده می شود که 200000 تن عناصر کمیاب خاکی تنها در فلوریدا در ضایعات فسفوژیپس فرآوری نشده به دام افتاده اند».این تیم شناسایی می کند که بازیابی سنتی با موانع زیست محیطی و اقتصادی همراه است، به طوری که آنها در حال حاضر از مواد کامپوزیتی بازیابی می شوند که نیاز به سوزاندن سوخت های فسیلی دارند و کار فشرده ای هستند.پروژه جدید بر بازیابی آنها به روشی پایدار تمرکز خواهد کرد و ممکن است در مقیاس بزرگتر برای منافع زیست محیطی و اقتصادی اجرا شود.اگر این پروژه موفقیت آمیز باشد، می تواند وابستگی ایالات متحده به چین را برای تامین عناصر کمیاب خاکی نیز کاهش دهد.تامین مالی پروژه بنیاد ملی علومپروژه REE ایالت پن با کمک مالی چهار ساله به مبلغ 571658 دلار، مجموعاً 1.7 میلیون دلار، و با همکاری دانشگاه کیس وسترن رزرو و دانشگاه کلمسون تأمین می شود.راه های جایگزین برای بازیابی عناصر کمیاب زمینبازیابی RRE معمولاً با استفاده از عملیات در مقیاس کوچک، معمولاً با شستشو و استخراج با حلال انجام می شود.لیچینگ اگرچه یک فرآیند ساده است، اما به مقدار زیادی از معرف های شیمیایی خطرناک نیاز دارد، بنابراین از نظر تجاری نامطلوب است.استخراج با حلال یک تکنیک موثر است اما بسیار کارآمد نیست زیرا کار فشرده و زمان بر است.راه متداول دیگر برای بازیابی عناصر REE از طریق کشاورزی است که به عنوان استخراج الکترونیکی نیز شناخته می شود، که شامل حمل و نقل زباله های الکترونیکی مانند رایانه های قدیمی، تلفن ها و تلویزیون از کشورهای مختلف به چین برای استخراج REE است.بر اساس برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، بیش از 53 میلیون تن زباله الکترونیکی در سال 2019 با حدود 57 میلیارد دلار مواد خام حاوی عناصر REE و فلزات تولید شد.اگرچه اغلب به عنوان یک روش پایدار برای بازیافت مواد مطرح می شود، اما بدون مجموعه مشکلات خاص خود نیست که هنوز باید بر آنها غلبه کرد.کشاورزی نیاز به فضای ذخیره‌سازی زیادی دارد، کارخانه‌های بازیافت، زباله‌های دفن زباله پس از بازیابی REE و هزینه‌های حمل و نقل که نیاز به سوزاندن سوخت‌های فسیلی دارد.پروژه دانشگاه ایالتی پن این پتانسیل را دارد که بر برخی از مشکلات مرتبط با روش‌های بازیابی سنتی REE غلبه کند، اگر بتواند اهداف زیست‌محیطی و اقتصادی خود را برآورده کند.
