Hvor sjeldne er egentlig sjeldne jordarter?

Sjeldne jordartsmetaller, en gruppe på 17 metaller, er relativt rikelig forekommende i jordskorpen, men utvinningen av dem er ekstremt vanskelig.

Neodym, et av de sjeldne jordartsmetallene som er ekstremt vanskelig å utvinne. Foto: RHJ/Getty

Sjeldne jordartsmetaller har mange nyttige egenskaper som gjør dem svært populære i energi- og teknologibransjen. Denne gruppen inkluderer 17 metaller, inkludert 15 metalliske elementer nederst i periodesystemet, sammen med to elementer, yttrium og scandium.

De mest verdifulle av disse elementene er neodym, praseodym, terbium og dysprosium, som fungerer som kraftige miniatyrmagneter, en nøkkelkomponent i elektroniske enheter som smarttelefoner, elbilbatterier og vindturbiner. Den begrensede tilgangen på sjeldne jordarter er imidlertid en stor bekymring for selskaper og myndigheter som produserer disse moderne nødvendighetene.

Sjeldne jordarter er faktisk ikke så sjeldne. Ifølge en studie fra USGS av den krystallinske mengden av ulike grunnstoffer (hvor rikelig de er i gjennomsnitt i jordskorpen), finnes de fleste sjeldne jordarter i omtrent samme mengder som vanlige metaller som kobber og sink. «De er absolutt ikke like sjeldne som metaller som sølv, gull og platina», sier Aaron Noble, professor ved Virginia Tech.

Men det er ekstremt vanskelig å utvinne dem fra naturlige kilder. «Problemet er at de ikke er konsentrert på ett sted. Det er omtrent 300 milligram sjeldne jordarter i hver kilogram skifer i USA», sier Paul Ziemkiewicz, direktør for West Virginia Water Research Institute.

Normalt sett akkumuleres metaller i jordskorpen på grunn av ulike geologiske prosesser, som lavastrømmer, hydrotermisk aktivitet og fjellbygging. De uvanlige kjemiske egenskapene til sjeldne jordartsmetaller betyr imidlertid at de ikke ofte akkumuleres sammen under disse spesielle forholdene. Spor av sjeldne jordartsmetaller er spredt over hele planeten, noe som gjør utvinningen av dem ineffektiv.

Noen ganger kan sure underjordiske miljøer øke mengden av sjeldne jordartsmetaller litt på visse steder. Men å finne disse stedene er bare den første utfordringen.

I naturen finnes metaller som blandinger kalt malmer, som inneholder metallmolekyler bundet til andre ikke-metaller (motioner) med sterke ionebindinger. For å oppnå rene metaller må man bryte disse bindingene og fjerne ikke-metallene. Vanskelighetsgraden på arbeidet avhenger av metallet og ikke-metallet de er bundet til.

«Kobbermalm kommer vanligvis i form av sulfider (kjemikalier som består av svovel og andre elementer). Du varmer opp malmen til det punktet hvor sulfidene slipper ut som en gass, og det rene kobberet faller til bunnen av reaktoren. Det er en ganske enkel ekstraksjonsprosess. Noen andre typer, som jernoksid, krever tilsetningsstoffer for å frigjøre metallet. Men å separere sjeldne jordarter er mye mer komplisert», forklarer Ziemkiewicz.

Sjeldne jordmetaller har tre positive ladninger og danner ekstremt sterke ionebindinger med fosfatmotioner, som hver har tre negative ladninger. Derfor må ekstraksjonsprosessen overvinne den ekstremt sterke bindingen mellom det positive metallet og det negative fosfatet.

«Sjeldne jordartsmalmer er svært kjemisk stabile mineraler, og det krever mye energi og kjemisk kraft å bryte dem ned. Vanligvis krever denne prosessen ekstremt lav pH, tøffe forhold og ekstremt høye temperaturer fordi bindingene i malmen er utrolig sterke», sa Noble.

Vanskeligheten med å isolere de rene grunnstoffene har gitt dem navnet «sjeldne jordarter». Noen eksperter forsker på nye metoder for resirkulering og utvinning av disse verdifulle metallene fra industriavfall og gammel elektronikk for å lette presset på dagens forsyninger. De prøver også å gjenskape de unike magnetiske og elektroniske egenskapene til sjeldne jordarter i nye forbindelser, i håp om at disse vil bli mer tilgjengelige alternativer. Imidlertid finnes det for øyeblikket ingen levedyktige alternativer til sjeldne jordarter, til tross for økende etterspørsel.

Thu Thao (ifølge Live Science )

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