avots: AZO MiningKas ir retzemju elementi un kur tie ir atrodami?Retzemju elementi (REE) sastāv no 17 metāliskiem elementiem, kas sastāv no 15 lantanīdiem periodiskajā tabulā:LantānsCerijsPrazeodīmsNeodīmsPrometijsSamarijsEiropijsGadolīnijsTerbijsDisprozijsHolmiumErbijsTulijsIterbijsUtetiumSkandijsItrijsLielākā daļa no tiem nav tik reti, kā norāda grupas nosaukums, bet tika nosaukti 18. un 19. gadsimtā, salīdzinot ar citiem biežāk sastopamiem "zemes" elementiem, piemēram, kaļķi un magnēziju.Cērijs ir visizplatītākais REE, un tas ir bagātīgāks nekā varš vai svins.Tomēr ģeoloģiskā ziņā REE ir reti sastopamas koncentrētās atradnēs, jo, piemēram, ogļu šuves apgrūtina to ieguvi ekonomiski.Tā vietā tie ir atrodami četros galvenajos retāk sastopamajos iežu tipos;karbonatīti, kas ir neparasti magmatiskie ieži, kas iegūti no ar karbonātiem bagātām magmām, sārmainiem magmatiskajiem slāņiem, jonu absorbcijas mālu nogulsnēm un monazīta-ksenotime-nesēja nogulsnēm.Ķīna iegūst 95% retzemju elementu, lai apmierinātu pieprasījumu pēc augsto tehnoloģiju dzīvesveida un atjaunojamās enerģijasKopš 90. gadu beigām REE ražošanā dominēja Ķīna, izmantojot savas jonu absorbcijas māla nogulsnes, kas pazīstamas kā "South China Clays".Ķīnai tas ir ekonomiski izdevīgi, jo māla nogulsnes ir vienkārši iegūt REE, izmantojot vājas skābes.Retzemju elementi tiek izmantoti visa veida augsto tehnoloģiju iekārtās, tostarp datoros, DVD atskaņotājos, mobilajos tālruņos, apgaismojumā, optiskajā šķiedrā, kamerās un skaļruņos un pat militārajā iekārtās, piemēram, reaktīvos dzinējos, raķešu vadības sistēmās, satelītos un pretierīcēs. - pretraķešu aizsardzība.2015. gada Parīzes klimata nolīguma mērķis ir ierobežot globālo sasilšanu zem 2 ˚C, vēlams 1,5 ˚C, pirmsindustriālā laikmeta līmenī.Tas ir palielinājis pieprasījumu pēc atjaunojamās enerģijas un elektriskajiem automobiļiem, kuru darbībai ir nepieciešams arī REE.2010. gadā Ķīna paziņoja, ka samazinās REE eksportu, lai apmierinātu savu pieprasījuma pieaugumu, bet arī saglabātu savu dominējošo stāvokli augsto tehnoloģiju iekārtu piegādē pārējai pasaulei.Ķīnai ir arī spēcīga ekonomiskā pozīcija, lai kontrolētu REE piegādi, kas nepieciešama atjaunojamai enerģijai, piemēram, saules paneļiem, vēja un plūdmaiņu enerģijas turbīnām, kā arī elektriskajiem transportlīdzekļiem.Fosfoģipša mēslojuma retzemju elementu uztveršanas projektsFosfoģipsis ir mēslojuma blakusprodukts un satur dabā sastopamus radioaktīvos elementus, piemēram, urānu un toriju.Šī iemesla dēļ tas tiek glabāts neierobežotu laiku, ar to saistīts risks piesārņot augsni, gaisu un ūdeni.Tāpēc Penn State universitātes pētnieki ir izstrādājuši daudzpakāpju pieeju, izmantojot inženierijas peptīdus, īsas aminoskābju virknes, kas var precīzi identificēt un atdalīt REE, izmantojot īpaši izstrādātu membrānu.Tā kā tradicionālās atdalīšanas metodes ir nepietiekamas, projekta mērķis ir izstrādāt jaunas atdalīšanas metodes, materiālus un procesus.Projektēšanu vada skaitļošanas modelēšana, ko izstrādājusi Reičela Getmena, Klemsonas ķīmiskās un biomolekulārās inženierijas galvenā pētniece un asociētā profesore, kopā ar izmeklētājiem Kristīnu Duvalu un Džūliju Renneri, izstrādājot molekulas, kas piesaistīsies konkrētiem REE.Greenlee apskatīs, kā viņi uzvedas ūdenī, un novērtēs ietekmi uz vidi un dažādus ekonomiskos potenciālus mainīgās konstrukcijas un darbības situācijās.Ķīmijas inženierzinātņu profesore Lorēna Grīnlija apgalvo, ka: "šobrīd Floridā vien neapstrādātos fosfoģipša atkritumos ir iesprostoti aptuveni 200 000 tonnu retzemju elementu."Komanda atklāj, ka tradicionālā reģenerācija ir saistīta ar vides un ekonomiskiem šķēršļiem, līdz ar to pašlaik tās tiek reģenerētas no kompozītmateriāliem, kas prasa fosilā kurināmā dedzināšanu un ir darbietilpīgi.Jaunais projekts koncentrēsies uz to atjaunošanu ilgtspējīgā veidā, un to var īstenot plašākā mērogā, lai gūtu labumu no vides un ekonomikas.Ja projekts būs veiksmīgs, tas varētu arī samazināt ASV atkarību no Ķīnas retzemju elementu nodrošināšanā.Nacionālā zinātnes fonda projektu finansējumsPenn State REE projekts tiek finansēts ar četru gadu dotāciju USD 571 658 apmērā, kas kopā ir USD 1,7 miljoni, un tas ir sadarbībā ar Case Western Reserve University un Clemson University.Alternatīvi retzemju elementu atgūšanas veidiRRE reģenerāciju parasti veic, izmantojot neliela mēroga darbības, parasti izskalojot un ekstrahējot ar šķīdinātāju.Lai gan tas ir vienkāršs process, izskalošanai ir nepieciešams liels daudzums bīstamu ķīmisko reaģentu, tāpēc tas nav komerciāli vēlams.Šķīdinātāja ekstrakcija ir efektīvs paņēmiens, taču tas nav īpaši efektīvs, jo tas ir darbietilpīgs un laikietilpīgs.Vēl viens izplatīts REE reģenerācijas veids ir agrominera, kas pazīstama arī kā e-ieguve, kas ietver elektronisko atkritumu, piemēram, veco datoru, tālruņu un televizoru, transportēšanu no dažādām valstīm uz Ķīnu REE ieguvei.Saskaņā ar ANO Vides programmu 2019. gadā tika radīti vairāk nekā 53 miljoni tonnu e-atkritumu, no kuriem aptuveni 57 miljardi ASV dolāru izejvielu saturēja REE un metālus.Lai gan bieži tiek reklamēta kā ilgtspējīga materiālu otrreizējās pārstrādes metode, tā nav bez problēmām, kas joprojām ir jāpārvar.Lauksaimniecības ieguvei ir nepieciešams daudz uzglabāšanas vietu, otrreizējās pārstrādes rūpnīcas, atkritumu poligonos pēc REE reģenerācijas, kā arī ir saistītas transportēšanas izmaksas, kas prasa fosilā kurināmā sadedzināšanu.Penn State University projektam ir potenciāls pārvarēt dažas problēmas, kas saistītas ar tradicionālajām REE reģenerācijas metodēm, ja tas var sasniegt savus vides un ekonomiskos mērķus.
