Mennyire ritkák valójában a ritkaföldfémek?

A ritkaföldfémek, egy 17 fémből álló csoport, viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő a földkéregben, de kinyerésük rendkívül nehéz.

Neodímium, az egyik ritkaföldfém, amelyet rendkívül nehéz bányászni. Fotó: RHJ/Getty

A ritkaföldfémek számos hasznos tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek miatt nagyon népszerűek az energia- és technológiai iparban. Ez a csoport 17 fémet foglal magában, beleértve a periódusos rendszer alján található 15 fémes elemet, valamint 2 elemet, az ittriumot és a szkandiumot.

Ezen elemek közül a legértékesebbek a neodímium, a prazeodímium, a terbium és a diszprózium, amelyek erős miniatűr mágnesekként működnek, és kulcsfontosságú alkotóelemei az olyan elektronikus eszközöknek, mint az okostelefonok, az elektromos autóakkumulátorok és a szélturbinák. A ritkaföldfémek korlátozott kínálata azonban komoly aggodalomra ad okot a modern szükségleti cikkeket előállító vállalatok és kormányok számára.

A ritkaföldfémek valójában nem is olyan ritkák. Az Amerikai Geológiai Intézet (USGS) különböző elemek kristályos előfordulási gyakoriságát vizsgáló tanulmánya szerint a legtöbb ritkaföldfém körülbelül ugyanolyan mennyiségben található meg, mint a közönséges fémek, például a réz és a cink. „Semmiképpen sem olyan ritkák, mint az ezüst, az arany és a platina” – mondja Aaron Noble, a Virginia Tech professzora.

De a természetes forrásokból történő kinyerésük rendkívül nehéz. „A probléma az, hogy nem egy helyen koncentrálódnak. Az Egyesült Államokban minden kilogramm palában körülbelül 300 milligramm ritkaföldfém található” – mondja Paul Ziemkiewicz, a Nyugat-virginiai Vízkutató Intézet igazgatója.

A fémek normális esetben különféle geológiai folyamatok, például lávafolyások, hidrotermális aktivitás és hegységképződés miatt halmozódnak fel a földkéregben. A ritkaföldfémek szokatlan kémiai tulajdonságai azonban azt jelentik, hogy ilyen különleges körülmények között gyakran nem halmozódnak fel együtt. A ritkaföldfémek nyomai szétszórva találhatók a bolygón, így kitermelésük nem hatékony.

A savas földalatti környezet időnként kismértékben növelheti a ritkaföldfémek mennyiségét bizonyos helyeken. De ezeknek a helyeknek a megtalálása csak az első kihívás.

A természetben a fémek érceknek nevezett keverékek formájában léteznek, amelyek fémmolekulái erős ionos kötésekkel kapcsolódnak más nemfémekhez (ellenionokhoz). Tiszta fémek előállításához ezeket a kötéseket fel kell bontani és a nemfémeket el kell távolítani. A munka nehézsége a fémtől és a hozzájuk kapcsolódó nemfémtől függ.

„A rézérc általában szulfidok (kénből és más elemekből álló vegyületek) formájában érkezik. Az ércet addig hevítik, amíg a szulfidok gáz formájában ki nem szabadulnak, és a tiszta réz a reaktor aljára hullik. Ez egy meglehetősen egyszerű extrakciós folyamat. Néhány más típus, például a vas-oxid, adalékanyagokat igényel a fém felszabadításához. De a ritkaföldfémek elválasztása sokkal bonyolultabb” – magyarázza Ziemkiewicz.

A ritkaföldfémek három pozitív töltéssel rendelkeznek, és rendkívül erős ionos kötéseket képeznek a foszfát ellenionokkal, amelyek mindegyike három negatív töltésű. Ezért az extrakciós folyamatnak le kell küzdenie a pozitív fém és a negatív foszfát közötti rendkívül erős kötést.

„A ritkaföldfémek kémiailag nagyon stabil ásványok, és sok energiára és kémiai erőre van szükség a lebontásukhoz. Ez a folyamat jellemzően rendkívül alacsony pH-értéket, zord körülményeket és rendkívül magas hőmérsékletet igényel, mivel az ércben lévő kötések hihetetlenül erősek” – mondta Noble.

A tiszta elemek izolálásának nehézsége miatt kapták a „ritkaföldfémek” nevet. Egyes szakértők új módszereket kutatnak ezen értékes fémek újrahasznosítására és kinyerésére ipari hulladékból és régi elektronikai eszközökből, hogy enyhítsék a jelenlegi készletekre nehezedő nyomást. Emellett megpróbálják a ritkaföldfémek egyedi mágneses és elektronikus tulajdonságait új vegyületekben újraalkotni, abban a reményben, hogy ezek elérhetőbb alternatívákká válnak. A növekvő kereslet ellenére azonban jelenleg nincsenek életképes alternatívák a ritkaföldfémekre.

Thu Thao ( a Live Science szerint)

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