Jak vzácné jsou vlastně prvky vzácných zemin?

Prvky vzácných zemin, skupina 17 kovů, jsou v zemské kůře relativně hojné, ale jejich těžba je extrémně obtížná.

Neodym, jeden z extrémně obtížně těžitelných prvků vzácných zemin. Foto: RHJ/Getty

Prvky vzácných zemin disponují mnoha užitečnými vlastnostmi, díky čemuž jsou velmi vyhledávané v energetickém a technologickém průmyslu. Tato skupina zahrnuje 17 kovů, včetně 15 kovů na konci periodické tabulky, spolu s yttriem a skandiem.

Nejcennějšími z těchto prvků jsou neodym, praseodym, terbium a dysprosium, které fungují jako ultra silné miniaturní magnety, klíčová součást elektronických zařízení, jako jsou chytré telefony, baterie pro elektromobily a větrné turbíny. Omezené dodávky prvků vzácných zemin jsou však pro společnosti a vlády při výrobě těchto moderních nezbytností velkým problémem.

Prvky vzácných zemin ve skutečnosti nejsou tak vzácné. Podle výzkumu Americké geologické služby (USGS) o krystalickém zastoupení různých prvků (průměrná dostupnost v zemské kůře) je většina prvků vzácných zemin přítomna zhruba ve stejném množství jako běžné kovy, jako je měď a zinek. „Rozhodně nejsou tak vzácné jako kovy, jako je stříbro, zlato nebo platina,“ řekl Aaron Noble, profesor na Virginské polytechnické univerzitě.

Jejich získávání z přírodních zdrojů je však extrémně obtížné. „Problém je v tom, že nejsou koncentrované na jednom místě. V každém kilogramu břidlice v celých Spojených státech se nachází asi 300 miligramů prvků vzácných zemin,“ řekl Paul Ziemkiewicz, ředitel Výzkumného ústavu vodních zdrojů v Západní Virginii.

Kovy se obvykle koncentrují v zemské kůře v důsledku různých geologických procesů, jako jsou lávové proudy, hydrotermální aktivita a tvorba hor. Neobvyklé chemické vlastnosti prvků vzácných zemin však znamenají, že se za těchto specifických podmínek obvykle nekoncentrují pohromadě. Stopy vzácných zemin jsou rozptýleny po celé planetě, což snižuje jejich účinnost.

Kyselé podzemní prostředí může občas mírně zvýšit hladiny prvků vzácných zemin na určitých místech. Nalezení těchto míst je však pouze první výzvou.

V přírodě existují kovy jako směsi zvané rudy, které obsahují molekuly kovů vázané s jinými nekovy (antiionty) silnými iontovými vazbami. Pro získání čistého kovu je nutné tyto vazby rozbít a nekov odstranit. Obtížnost tohoto úkolu závisí na kovu a nekovu, se kterým je vázán.

„Měděná ruda se obvykle vyskytuje ve formě sulfidů (chemických sloučenin obsahujících síru a další prvky). Ruda se zahřívá, dokud sulfidy neunikají jako plyn a čistá měď se usazuje na dně reaktoru. To je poměrně snadný extrakční proces. Některé další, jako například oxidy železa, vyžadují k uvolnění kovu přísady. Oddělování prvků vzácných zemin je však mnohem složitější,“ vysvětluje Ziemkiewicz.

Kovy vzácných zemin mají tři kladné náboje a tvoří extrémně silné iontové vazby s fosfátovými antiionty, z nichž každý má tři záporné náboje. Extrakční proces proto musí překonat extrémně silnou vazbu mezi kladným kovem a záporným fosfátem.

„Rudy vzácných zemin jsou chemicky velmi stabilní minerály, jejichž rozklad vyžaduje velké množství energie a chemické síly. Tento proces obvykle vyžaduje extrémně nízké hodnoty pH, drsné podmínky a extrémně vysoké teploty, protože vazby uvnitř rudy jsou neuvěřitelně silné,“ řekl Noble.

Obtížnost extrakce čistých prvků jim dala název „vzácné zeminy“. Někteří odborníci zkoumají nové metody recyklace a extrakce těchto cenných kovů z průmyslového odpadu a staré elektroniky, aby zmírnili tlak na současné zásoby. Snaží se také znovu vytvořit jedinečné magnetické a elektronické vlastnosti vzácných zemin v nových sloučeninách v naději, že se tyto nové sloučeniny stanou dostupnějšími alternativami. Navzdory rostoucí poptávce však v současné době neexistují žádné účinné alternativy k vzácným zeminám.

Thu Thao (podle Live Science )

Zdrojový odkaz: https://vnexpress.net/dat-hiem-thuc-chat-hiem-den-muc-nao-4659668.html