منبع: آزو ماینینگعناصر کمیاب زمین چیستند و در کجا یافت می‌شوند؟عناصر خاکی کمیاب (REEs) شامل ۱۷ عنصر فلزی هستند که از ۱۵ لانتانید در جدول تناوبی تشکیل شده‌اند:لانتانیمسریمپراسئودیمیومنئودیمیمپرومتیومساماریومیوروپیومگادولینیمتربیمدیسپروزیمهولمیماربیمتولیمایتربیمیوتتیماسکاندیمایتریمبیشتر آنها به آن کمیابی که نام گروه نشان می‌دهد نیستند، اما در مقایسه با سایر عناصر رایج‌تر «خاکی» مانند آهک و منیزیم، در قرن‌های ۱۸ و ۱۹ نامگذاری شده‌اند.سریم رایج‌ترین عنصر کمیاب (REE) و فراوان‌تر از مس یا سرب است.با این حال، از نظر زمین‌شناسی، عناصر خاکی کمیاب به ندرت در ذخایر متمرکز یافت می‌شوند، زیرا به عنوان مثال، لایه‌های زغال سنگ، استخراج آنها را از نظر اقتصادی دشوار می‌کنند.در عوض، آنها در چهار نوع سنگ غیرمعمول اصلی یافت می‌شوند؛ کربناتیت‌ها، که سنگ‌های آذرین غیرمعمولی هستند که از ماگماهای غنی از کربنات مشتق شده‌اند، محیط‌های آذرین قلیایی، رسوبات رسی جذب یون، و رسوبات پلاسرهای حامل مونازیت-زینوتیم.چین ۹۵ درصد از عناصر خاکی کمیاب را استخراج می‌کند تا تقاضا برای سبک زندگی پیشرفته و انرژی‌های تجدیدپذیر را برآورده کند.از اواخر دهه ۱۹۹۰، چین با استفاده از ذخایر رسی جذب یونی خود، که به عنوان «رس‌های جنوب چین» شناخته می‌شوند، بر تولید عناصر نادر خاکی تسلط داشته است.این کار برای چین مقرون به صرفه است زیرا استخراج عناصر خاکی کمیاب از رسوبات رسی با استفاده از اسیدهای ضعیف ساده است.عناصر کمیاب خاکی برای انواع تجهیزات پیشرفته از جمله رایانه‌ها، پخش‌کننده‌های دی‌وی‌دی، تلفن‌های همراه، روشنایی، فیبر نوری، دوربین‌ها و بلندگوها و حتی تجهیزات نظامی مانند موتورهای جت، سیستم‌های هدایت موشک، ماهواره‌ها و دفاع ضد موشکی استفاده می‌شوند.یکی از اهداف توافق‌نامه اقلیمی پاریس در سال ۲۰۱۵، محدود کردن گرمایش جهانی به زیر ۲ درجه سانتیگراد، ترجیحاً ۱.۵ درجه سانتیگراد، یعنی سطوح پیش از صنعتی شدن است. این امر تقاضا برای انرژی‌های تجدیدپذیر و خودروهای برقی را افزایش داده است که آنها نیز برای فعالیت به عناصر کمیاب خاکی نیاز دارند.در سال ۲۰۱۰، چین اعلام کرد که صادرات عناصر نادر خاکی را کاهش خواهد داد تا افزایش تقاضای خود را برآورده کند، اما در عین حال موقعیت برتر خود را در عرضه تجهیزات پیشرفته به سایر نقاط جهان حفظ کند.چین همچنین در موقعیت اقتصادی قوی برای کنترل عرضه عناصر کمیاب مورد نیاز برای انرژی‌های تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی، بادی و توربین‌های جزر و مدی و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی قرار دارد.پروژه جذب عناصر کمیاب خاکی با کود فسفوژیپسفسفوژیپس یک محصول جانبی کود است و حاوی عناصر رادیواکتیو طبیعی مانند اورانیوم و توریم است. به همین دلیل، به طور نامحدود ذخیره می‌شود و خطرات آلودگی خاک، هوا و آب را به همراه دارد.بنابراین، محققان دانشگاه ایالتی پن، یک رویکرد چند مرحله‌ای با استفاده از پپتیدهای مهندسی‌شده، رشته‌های کوتاهی از اسیدهای آمینه، ابداع کرده‌اند که می‌توانند با استفاده از یک غشای مخصوص، عناصر کمیاب خاکی (REEs) را به طور دقیق شناسایی و جداسازی کنند.از آنجایی که روش‌های جداسازی سنتی کافی نیستند، هدف این پروژه ابداع تکنیک‌ها، مواد و فرآیندهای جداسازی جدید است.این طراحی با مدل‌سازی محاسباتی هدایت می‌شود که توسط ریچل گتمن، محقق اصلی و دانشیار مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی در دانشگاه کلمسون، به همراه کریستین دووال و جولی رنر، محققانی که مولکول‌هایی را توسعه می‌دهند که به عناصر کمیاب خاکی خاص متصل می‌شوند، توسعه داده شده است.گرینلی به بررسی نحوه رفتار آنها در آب خواهد پرداخت و تأثیر زیست‌محیطی و پتانسیل‌های اقتصادی مختلف را تحت شرایط طراحی و عملیاتی متغیر ارزیابی خواهد کرد.پروفسور مهندسی شیمی، لورن گرینلی، ادعا می‌کند که: «امروزه، تخمین زده می‌شود که تنها در فلوریدا، ۲۰۰۰۰۰ تن عناصر خاکی کمیاب در زباله‌های فسفوژیپس فرآوری نشده به دام افتاده است.»این تیم تشخیص می‌دهد که بازیابی سنتی با موانع زیست‌محیطی و اقتصادی همراه است، در حالی که در حال حاضر از مواد کامپوزیتی بازیابی می‌شوند که نیاز به سوزاندن سوخت‌های فسیلی دارند و به نیروی کار زیادی نیاز دارند.این پروژه جدید بر بازیابی آنها به روشی پایدار تمرکز خواهد کرد و ممکن است برای مزایای زیست‌محیطی و اقتصادی در مقیاس بزرگتری اجرا شود.اگر این پروژه موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند وابستگی ایالات متحده به چین برای تأمین عناصر خاکی کمیاب را نیز کاهش دهد.بودجه پروژه بنیاد ملی علومپروژه REE دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا با کمک هزینه چهار ساله به مبلغ ۵۷۱۶۵۸ دلار، در مجموع ۱.۷ میلیون دلار، تأمین مالی می‌شود و با همکاری دانشگاه کیس وسترن رزرو و دانشگاه کلمسون انجام می‌شود.راه‌های جایگزین برای بازیابی عناصر کمیاب زمینبازیابی RRE معمولاً با استفاده از عملیات در مقیاس کوچک، معمولاً با لیچینگ و استخراج با حلال انجام می‌شود.اگرچه فرآیند ساده‌ای است، اما لیچینگ به مقدار زیادی از واکنشگرهای شیمیایی خطرناک نیاز دارد، بنابراین از نظر تجاری نامطلوب است.استخراج با حلال یک تکنیک مؤثر است اما به دلیل نیاز به نیروی کار زیاد و زمان‌بر بودن، کارایی بالایی ندارد.یکی دیگر از روش‌های رایج برای بازیابی عناصر کمیاب خاکی، از طریق کشاورزی معدنی است که به عنوان استخراج الکترونیکی نیز شناخته می‌شود و شامل حمل و نقل زباله‌های الکترونیکی مانند رایانه‌های قدیمی، تلفن‌ها و تلویزیون از کشورهای مختلف به چین برای استخراج عناصر کمیاب خاکی است.طبق گزارش برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، در سال ۲۰۱۹ بیش از ۵۳ میلیون تن زباله الکترونیکی تولید شده است که ارزش مواد اولیه حاوی عناصر کمیاب خاکی (REEs) و فلزات حدود ۵۷ میلیارد دلار بوده است.اگرچه اغلب به عنوان یک روش پایدار برای بازیافت مواد مورد توجه قرار می‌گیرد، اما بدون مشکلات خاص خود نیست که هنوز باید بر آنها غلبه کرد.کشاورزی-معدنی به فضای ذخیره‌سازی زیاد، کارخانه‌های بازیافت، زباله‌های دفن‌شده پس از بازیابی REE نیاز دارد و هزینه‌های حمل‌ونقل را نیز شامل می‌شود که مستلزم سوزاندن سوخت‌های فسیلی است.پروژه دانشگاه ایالتی پن، در صورت برآورده کردن اهداف زیست‌محیطی و اقتصادی خود، پتانسیل غلبه بر برخی از مشکلات مرتبط با روش‌های سنتی بازیابی REE را دارد.زمان ارسال: ژوئیه-04-2022
