De sjeldne jordartsmetallene, en gruppe på 17 metaller, er relativt rikelig forekommende i jordskorpen, men utvinningen av dem er ekstremt vanskelig.
Neodym, et av de ekstremt vanskelige sjeldne jordartsmetallene å utvinne. Foto: RHJ/Getty
Sjeldne jordartsmetaller har mange nyttige egenskaper, noe som gjør dem svært ettertraktede i energi- og teknologibransjen. Denne gruppen omfatter 17 metaller, inkludert 15 metaller på slutten av periodesystemet, sammen med yttrium og scandium.
De mest verdifulle av disse elementene er neodym, praseodym, terbium og dysprosium, som fungerer som ultrakraftige miniatyrmagneter, en viktig komponent i elektroniske enheter som smarttelefoner, elbilbatterier og vindturbiner. Imidlertid er den begrensede tilgangen på sjeldne jordartsmetaller en stor bekymring for bedrifter og myndigheter når de produserer disse moderne nødvendighetene.
Sjeldne jordartsmetaller er faktisk ikke så sjeldne. Ifølge forskning fra U.S. Geological Survey (USGS) om den krystallinske mengden av forskjellige elementer (den gjennomsnittlige tilgjengeligheten over jordskorpen), er de fleste sjeldne jordartsmetaller tilstede i omtrent samme mengder som vanlige metaller som kobber og sink. «De er absolutt ikke like sjeldne som metaller som sølv, gull eller platina», sa Aaron Noble, professor ved Virginia Polytechnic University.
Det er imidlertid ekstremt vanskelig å utvinne dem fra naturlige kilder. «Problemet er at de ikke er konsentrert på ett sted. Det er omtrent 300 milligram sjeldne jordartsmetaller i hver kilogram skifer i USA», sa Paul Ziemkiewicz, direktør for West Virginia Water Research Institute.
Vanligvis konsentreres metaller i jordskorpen på grunn av ulike geologiske prosesser, som lavastrømmer, hydrotermisk aktivitet og fjelldannelse. Imidlertid betyr de uvanlige kjemiske egenskapene til sjeldne jordartsmetaller at de vanligvis ikke er konsentrert sammen under disse spesifikke forholdene. Spor av sjeldne jordartsmetaller er spredt over hele planeten, noe som gjør utvinningen av dem mindre effektiv.
Av og til kan sure underjordiske miljøer øke nivåene av sjeldne jordartsmetaller noe på visse steder. Å finne disse stedene er imidlertid bare den første utfordringen.
I naturen finnes metaller som blandinger kalt malmer, som inneholder metallmolekyler bundet til andre ikke-metaller (anti-ioner) med sterke ionebindinger. For å oppnå rent metall må disse bindingene brytes og ikke-metallet må fjernes. Vanskelighetsgraden på denne oppgaven avhenger av metallet og ikke-metallet det er bundet til.
«Kobbermalm forekommer vanligvis i form av sulfider (kjemiske forbindelser som inneholder svovel og andre elementer). Du varmer opp malmen til sulfidene slipper ut som gass, og det rene kobberet legger seg på bunnen av reaktoren. Det er en ganske enkel ekstraksjonsprosess. Noen andre, som jernoksider, krever tilsetningsstoffer for å frigjøre metallet. Men å separere sjeldne jordartsmetaller er mye mer komplekst», forklarer Ziemkiewicz.
Sjeldne jordmetaller har tre positive ladninger og danner ekstremt sterke ionebindinger med fosfat-antiioner, 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, som krever mye energi og kjemisk kraft for å bryte dem ned. Vanligvis krever denne prosessen ekstremt lave pH-nivåer, tøffe forhold og ekstremt høye temperaturer fordi bindingene i malmen er utrolig sterke,» sa Noble.
Vanskeligheten med å utvinne rene grunnstoffer har gitt dem navnet «sjeldne jordarter». Noen eksperter forsker på nye metoder for å resirkulere og utvinne 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 nye forbindelsene vil bli mer tilgjengelige alternativer. Imidlertid finnes det for øyeblikket ingen effektive alternativer til sjeldne jordarter, til tross for økende etterspørsel.
Thu Thao (ifølge Live Science )
[annonse_2]
Kildekobling
Kommentar (0)