อนาคตของการขุดธาตุหายากอย่างยั่งยืน
ธาตุหายากคืออะไร และพบได้ที่ไหน? ธาตุหายาก (REEs) ประกอบด้วยธาตุโลหะ 17 ธาตุ ประกอบด้วยแลนทาไนด์ 15 ชนิดในตารางธาตุ: ส่วนใหญ่ไม่ได้หายากอย่างที่ชื่อกลุ่มบอก แต่ถูกตั้งชื่อในศตวรรษที่ 18 และ 19 เมื่อเปรียบเทียบกับธาตุ 'ดิน' ทั่วไปอื่น ๆ เช่น มะนาวและแมกนีเซีย ซีเรียมเป็น REE ที่พบมากที่สุดและมีมากกว่าทองแดงหรือตะกั่ว อย่างไรก็ตาม ในแง่ทางธรณีวิทยา REE มักไม่ค่อยพบในแหล่งสะสมที่มีความเข้มข้น เนื่องจากตะเข็บถ่านหิน ทำให้การขุดในเชิงเศรษฐกิจทำได้ยาก แต่จะพบได้ในหินสี่ประเภทหลักที่ไม่ธรรมดาคาร์บอเนตซึ่งเป็นหินอัคนีที่ผิดปกติซึ่งได้มาจากแมกมาที่อุดมด้วยคาร์บอเนต การตั้งค่าของอัลคาไลน์อัคนี การสะสมของดินเหนียวที่ดูดซับไอออน และตะกอนของตัวยึดโมนาไซต์-ซีโนไทม์ จีนขุดแร่หายาก 95% เพื่อตอบสนองความต้องการไลฟ์สไตล์ไฮเทคและพลังงานทดแทน นับตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1990 ประเทศจีนได้ครอบงำการผลิต REE โดยใช้แหล่งสะสมของดินเหนียวดูดซับไอออนของตัวเอง ซึ่งเรียกว่า 'ดินเหนียวของจีนตอนใต้' เป็นการประหยัดสำหรับจีนที่จะทำเพราะว่าดินเหนียวสามารถสกัด REE จากการใช้กรดอ่อนได้ง่าย ธาตุหายากถูกนำมาใช้กับอุปกรณ์ไฮเทคทุกประเภท รวมถึงคอมพิวเตอร์ เครื่องเล่นดีวีดี โทรศัพท์มือถือ ไฟส่องสว่าง ใยแก้วนำแสง กล้องและลำโพง และแม้แต่อุปกรณ์ทางทหาร เช่น เครื่องยนต์ไอพ่น ระบบนำทางขีปนาวุธ ดาวเทียม และเครื่องมือต่อต้าน - การป้องกันขีปนาวุธ วัตถุประสงค์ของข้อตกลงปารีสว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศปี 2015 คือการจำกัดภาวะโลกร้อนให้ต่ำกว่า 2 °C หรือ 1.5 °C ในระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมสิ่งนี้ได้เพิ่มความต้องการพลังงานหมุนเวียนและรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งต้องใช้ REE ในการทำงานด้วย ในปี 2010 จีนประกาศว่าจะลดการส่งออก REE เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของตัวเอง แต่ยังรักษาตำแหน่งที่โดดเด่นในการจัดหาอุปกรณ์ไฮเทคไปยังส่วนอื่นๆ ของโลก จีนยังอยู่ในสถานะทางเศรษฐกิจที่แข็งแกร่งในการควบคุมการจัดหา REE ที่จำเป็นสำหรับพลังงานทดแทน เช่น แผงโซลาร์เซลล์ ลม และกังหันน้ำขึ้นน้ำลง รวมถึงยานพาหนะไฟฟ้า โครงการจับธาตุดินหายากด้วยปุ๋ยฟอสโฟยิปซั่ม ฟอสโฟยิปซั่มเป็นผลพลอยได้จากปุ๋ยและมีธาตุกัมมันตภาพรังสีที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ เช่น ยูเรเนียมและทอเรียมด้วยเหตุนี้ มันถูกเก็บไว้อย่างไม่มีกำหนด โดยมีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการก่อให้เกิดมลพิษในดิน อากาศ และน้ำ ดังนั้น นักวิจัยจาก Penn State University ได้คิดค้นแนวทางแบบหลายขั้นตอนโดยใช้เปปไทด์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม ซึ่งเป็นสายสั้นของกรดอะมิโนที่สามารถระบุและแยก REE ได้อย่างถูกต้องโดยใช้เมมเบรนที่พัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ เนื่องจากวิธีการแยกแบบเดิมๆ นั้นไม่เพียงพอ โครงการนี้จึงมีจุดมุ่งหมายที่จะคิดค้นเทคนิคการแยก วัสดุ และกระบวนการใหม่ๆ การออกแบบนำโดยการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ซึ่งพัฒนาโดย Rachel Getman นักวิจัยหลักและรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลที่ Clemson พร้อมด้วยนักวิจัย Christine Duval และ Julie Renner พัฒนาโมเลกุลที่จะยึดติดกับ REE ที่เฉพาะเจาะจง Greenlee จะพิจารณาว่าพวกมันมีพฤติกรรมอย่างไรในน้ำ และจะประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและศักยภาพทางเศรษฐกิจที่แตกต่างกัน ภายใต้การออกแบบและสถานการณ์การปฏิบัติงานที่แปรผัน ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมี ลอเรน กรีนลี อ้างว่า: “ทุกวันนี้ ธาตุหายากประมาณ 200,000 ตันติดอยู่ในของเสียฟอสโฟยิปซัมที่ยังไม่ได้แปรรูปในฟลอริดาเพียงแห่งเดียว” ทีมงานระบุว่าการฟื้นฟูแบบดั้งเดิมนั้นสัมพันธ์กับอุปสรรคด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ ซึ่งในปัจจุบันได้ถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากวัสดุคอมโพสิต ซึ่งต้องใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและต้องใช้แรงงานมาก โครงการใหม่นี้จะมุ่งเน้นไปที่การฟื้นฟูด้วยวิธีที่ยั่งยืน และอาจขยายออกไปในวงกว้างขึ้นเพื่อประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ หากโครงการประสบความสำเร็จ ก็อาจลดการพึ่งพาจีนในการจัดหาธาตุหายากของสหรัฐอเมริกาได้เช่นกัน ทุนสนับสนุนโครงการมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ โครงการ Penn State REE ได้รับทุนสนับสนุนเป็นเวลาสี่ปีจำนวน 571,658 ดอลลาร์ รวมเป็นเงินทั้งสิ้น 1.7 ล้านดอลลาร์ และเป็นความร่วมมือกับมหาวิทยาลัย Case Western Reserve และมหาวิทยาลัย Clemson ทางเลือกอื่นในการกู้คืนธาตุหายาก โดยทั่วไปการกู้คืน RRE จะดำเนินการโดยใช้การดำเนินการขนาดเล็ก โดยทั่วไปโดยการชะล้างและการสกัดด้วยตัวทำละลาย แม้ว่าจะเป็นกระบวนการที่เรียบง่าย แต่การชะล้างต้องใช้รีเอเจนต์เคมีอันตรายในปริมาณมาก จึงไม่พึงปรารถนาในเชิงพาณิชย์ การสกัดด้วยตัวทำละลายเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพแต่ไม่ได้ผลมากนักเนื่องจากต้องใช้แรงงานมากและใช้เวลานาน อีกวิธีทั่วไปสำหรับการกู้คืน REE ก็คือการทำ agromining หรือที่เรียกว่า e-mining ซึ่งเกี่ยวข้องกับการขนส่งขยะอิเล็กทรอนิกส์ เช่น คอมพิวเตอร์เก่า โทรศัพท์ และโทรทัศน์ จากประเทศต่างๆ ไปยังจีนเพื่อการสกัด REE ตามโครงการสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติ ขยะอิเล็กทรอนิกส์มากกว่า 53 ล้านตันถูกสร้างขึ้นในปี 2562 โดยมีวัตถุดิบประมาณ 57 พันล้านดอลลาร์ที่ประกอบด้วย REE และโลหะ แม้ว่ามักถูกมองว่าเป็นวิธีการรีไซเคิลวัสดุที่ยั่งยืน แต่ก็ยังต้องเอาชนะปัญหาของตัวเองอยู่ การทำเกษตรกรรมต้องใช้พื้นที่จัดเก็บจำนวนมาก โรงงานรีไซเคิล ของเสียจากการฝังกลบหลังจากการกู้คืน REE และเกี่ยวข้องกับต้นทุนการขนส่ง ซึ่งต้องใช้การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล โครงการมหาวิทยาลัย Penn State มีศักยภาพในการเอาชนะปัญหาบางประการที่เกี่ยวข้องกับวิธีการกู้คืน REE แบบดั้งเดิม หากสามารถตอบสนองวัตถุประสงค์ด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจของตนเองได้
เวลาโพสต์: Mar-03-2022