Cât de rare sunt, de fapt, pământurile rare?

Elementele de pământuri rare, un grup de 17 metale, sunt relativ abundente în scoarța terestră, dar extracția lor este extrem de dificilă.

Neodim, unul dintre elementele de pământuri rare extrem de dificil de extras. Foto: RHJ/Getty — Neodim, unul dintre elementele de pământuri rare extrem de dificil de extras. Foto: *RHJ/Getty*

Elementele de pământuri rare au multe proprietăți utile care le fac foarte populare în industriile energetice și tehnologice. Acest grup include 17 metale, inclusiv 15 elemente metalice aflate la baza tabelului periodic, alături de 2 elemente: ytriu și scandiu.

Cele mai valoroase dintre aceste elemente sunt neodim, praseodim, terbiu și disprosiu, care acționează ca niște magneți miniaturali puternici, o componentă cheie în dispozitivele electronice precum smartphone-urile, bateriile mașinilor electrice și turbinele eoliene. Cu toate acestea, oferta limitată de pământuri rare este o preocupare majoră pentru companiile și guvernele care produc aceste bunuri moderne de necesitate.

Pământurile rare nu sunt de fapt atât de rare. Conform unui studiu USGS privind abundențele cristaline ale diferitelor elemente (cât de abundente sunt în medie în scoarța terestră), majoritatea pământurilor rare se găsesc în aproximativ aceleași cantități ca metalele comune precum cuprul și zincul. „Cu siguranță nu sunt la fel de rare ca metale precum argintul, aurul și platina”, spune Aaron Noble, profesor la Virginia Tech.

Însă extragerea lor din surse naturale este extrem de dificilă. „Problema este că nu sunt concentrate într-un singur loc. Există aproximativ 300 de miligrame de pământuri rare în fiecare kilogram de șist bituminos din Statele Unite”, spune Paul Ziemkiewicz, directorul Institutului de Cercetare a Apei din Virginia de Vest.

În mod normal, metalele se acumulează în scoarța terestră din cauza diverselor procese geologice, cum ar fi fluxurile de lavă, activitatea hidrotermală și formarea munților. Cu toate acestea, proprietățile chimice neobișnuite ale elementelor de pământuri rare înseamnă că acestea nu se acumulează adesea împreună în aceste condiții speciale. Urme de pământuri rare sunt împrăștiate pe planetă, ceea ce face ca extracția lor să fie ineficientă.

Uneori, mediile subterane acide pot crește ușor cantitatea de elemente de pământuri rare în anumite locații. Însă găsirea acestor locații este doar prima provocare.

În natură, metalele există sub formă de amestecuri numite minereuri, care conțin molecule metalice legate de alte nemetale (contraioni) prin legături ionice puternice. Pentru a obține metale pure, oamenii trebuie să rupă aceste legături și să îndepărteze nemetalele. Dificultatea lucrării depinde de metalul și de nemetalul de care sunt legate.

„Minereul de cupru se găsește de obicei sub formă de sulfuri (substanțe chimice formate din sulf și alte elemente). Minereul se încălzește până la punctul în care sulfurile se evaporă sub formă de gaz, iar cuprul pur cade pe fundul reactorului. Acesta este un proces de extracție destul de ușor. Alte tipuri, cum ar fi oxidul de fier, necesită aditivi pentru a elibera metalul. Dar separarea pământurilor rare este mult mai complicată”, explică Ziemkiewicz.

Metalele pământoase rare au trei sarcini pozitive și formează legături ionice extrem de puternice cu contraionii fosfat, fiecare dintre aceștia având trei sarcini negative. Prin urmare, procesul de extracție trebuie să depășească legătura extrem de puternică dintre metalul pozitiv și fosfatul negativ.

„Minereurile de pământuri rare sunt minerale foarte stabile din punct de vedere chimic și necesită multă energie și putere chimică pentru a le descompune. De obicei, acest proces necesită un pH extrem de scăzut, condiții dure și temperaturi extrem de ridicate, deoarece legăturile din minereu sunt incredibil de puternice”, a spus Noble.

Dificultatea de a izola elementele pure le-a adus denumirea de „pământuri rare”. Unii experți cercetează noi metode de reciclare și extragere a acestor metale valoroase din deșeurile industriale și din electronicele vechi pentru a reduce presiunea asupra aprovizionării actuale. De asemenea, aceștia încearcă să recreeze proprietățile magnetice și electronice unice ale pământurilor rare în compuși noi, sperând că acestea vor deveni alternative mai accesibile. Cu toate acestea, în prezent nu există alternative viabile la pământurile rare, în ciuda cererii tot mai mari.

Thu Thao (conform Live Science )

Legătură sursă