Unsur-unsur tanah jarang, yaitu kelompok yang terdiri dari 17 logam, relatif melimpah di kerak bumi, tetapi penambangannya sangat sulit.
Neodimium, salah satu unsur tanah jarang yang sangat sulit ditambang. Foto: RHJ/Getty
Unsur tanah jarang memiliki banyak sifat bermanfaat, sehingga sangat dicari di industri energi dan teknologi. Kelompok ini terdiri dari 17 logam, termasuk 15 logam di ujung tabel periodik, bersama dengan yttrium dan scandium.
Unsur-unsur yang paling berharga di antaranya adalah neodymium, praseodymium, terbium, dan dysprosium, yang bertindak sebagai magnet mini yang sangat kuat, komponen penting dari perangkat elektronik seperti ponsel pintar, baterai kendaraan listrik, dan turbin angin. Namun, pasokan unsur tanah jarang yang terbatas merupakan masalah utama bagi perusahaan dan pemerintah dalam memproduksi kebutuhan modern ini.
Unsur tanah jarang sebenarnya tidak begitu langka. Menurut penelitian Survei Geologi AS (USGS) tentang kelimpahan kristal dari berbagai unsur (ketersediaan rata-rata di seluruh kerak bumi), sebagian besar unsur tanah jarang hadir dalam jumlah yang kurang lebih sama dengan logam umum seperti tembaga dan seng. "Mereka tentu saja tidak selangka logam seperti perak, emas, atau platinum," kata Aaron Noble, seorang profesor di Universitas Politeknik Virginia.
Namun, mengekstraknya dari sumber alami sangatlah sulit. "Masalahnya adalah unsur-unsur tersebut tidak terkonsentrasi di satu tempat. Ada sekitar 300 miligram unsur tanah jarang dalam setiap kilogram batuan serpih di seluruh Amerika Serikat," kata Paul Ziemkiewicz, direktur Institut Penelitian Air Virginia Barat.
Pada umumnya, logam terkonsentrasi di kerak bumi karena berbagai proses geologis, seperti aliran lava, aktivitas hidrotermal, dan pembentukan gunung. Namun, sifat kimia yang tidak biasa dari unsur tanah jarang berarti bahwa unsur-unsur tersebut biasanya tidak terkonsentrasi bersama dalam kondisi spesifik ini. Jejak unsur tanah jarang tersebar di seluruh planet, sehingga ekstraksinya menjadi kurang efisien.
Terkadang, lingkungan bawah tanah yang asam dapat sedikit meningkatkan kadar unsur tanah jarang di lokasi tertentu. Namun, menemukan lokasi-lokasi ini hanyalah tantangan pertama.
Di alam, logam terdapat sebagai campuran yang disebut bijih, yang mengandung molekul logam yang terikat dengan non-logam lain (anti-ion) melalui ikatan ion yang kuat. Untuk mendapatkan logam murni, ikatan ini harus diputus dan non-logam harus dihilangkan. Tingkat kesulitan tugas ini bergantung pada logam dan non-logam yang terikat dengannya.
"Bijih tembaga biasanya muncul dalam bentuk sulfida (senyawa kimia yang mengandung sulfur dan unsur lainnya). Bijih dipanaskan hingga sulfida menguap sebagai gas, dan tembaga murni mengendap di dasar reaktor. Itu adalah proses ekstraksi yang cukup mudah. Beberapa unsur lain, seperti oksida besi, memerlukan zat tambahan untuk melepaskan logamnya. Tetapi memisahkan unsur tanah jarang jauh lebih kompleks," jelas Ziemkiewicz.
Logam tanah jarang memiliki tiga muatan positif dan membentuk ikatan ionik yang sangat kuat dengan antiion fosfat, yang masing-masing memiliki tiga muatan negatif. Oleh karena itu, proses ekstraksi harus mengatasi ikatan yang sangat kuat antara logam positif dan fosfat negatif.
"Bijih logam tanah jarang adalah mineral yang sangat stabil secara kimia, membutuhkan banyak energi dan daya kimia untuk memecahnya. Biasanya, proses itu membutuhkan tingkat pH yang sangat rendah, kondisi yang keras, dan suhu yang sangat tinggi karena ikatan di dalam bijih tersebut sangat kuat," kata Noble.
Kesulitan dalam mengekstrak unsur-unsur murni telah memberi mereka nama "unsur tanah jarang". Beberapa ahli sedang meneliti metode baru untuk mendaur ulang dan mengekstrak logam berharga ini dari limbah industri dan elektronik lama untuk mengurangi tekanan pada pasokan saat ini. Mereka juga mencoba untuk menciptakan kembali sifat magnetik dan elektronik unik dari unsur tanah jarang dalam senyawa baru, dengan harapan senyawa baru ini akan menjadi alternatif yang lebih mudah diakses. Namun, saat ini belum ada alternatif yang efektif untuk unsur tanah jarang, meskipun permintaannya meningkat.
Thu Thao (Menurut Live Science )
Tautan sumber
Komentar (0)