Cât de rare sunt, de fapt, elementele pământurilor 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 extrem de dificil de extras din pământuri rare. Foto: RHJ/Getty — Neodim, unul dintre elementele extrem de dificil de extras din pământuri rare. Foto: *RHJ/Getty*

Elementele de pământuri rare posedă multe proprietăți utile, ceea ce le face foarte căutate în industriile energetică și tehnologică. Acest grup cuprinde 17 metale, inclusiv 15 metale de la sfârșitul tabelului periodic, alături de ytriu și scandiu.

Cele mai valoroase dintre aceste elemente sunt neodim, praseodim, terbiu și disprosiu, care acționează ca niște magneți miniaturali ultra-puternici, o componentă crucială a dispozitivelor electronice precum smartphone-urile, bateriile vehiculelor electrice și turbinele eoliene. Cu toate acestea, oferta limitată de elemente din pământuri rare este o preocupare majoră pentru companii și guverne atunci când produc aceste bunuri moderne de necesitate.

Elementele de pământuri rare nu sunt de fapt atât de rare. Conform cercetărilor realizate de U.S. Geological Survey (USGS) privind abundența cristalină a diferitelor elemente (disponibilitatea medie pe scoarța terestră), majoritatea elementelor de pământuri rare sunt prezente în aproximativ aceleași cantități ca metalele comune precum cuprul și zincul. „Cu siguranță nu sunt la fel de rare ca metale precum argintul, aurul sau platina”, a declarat Aaron Noble, profesor la Universitatea Politehnică din Virginia.

Totuși, 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 elemente de pământuri rare în fiecare kilogram de șist bituminos din Statele Unite”, a declarat Paul Ziemkiewicz, directorul Institutului de Cercetare a Apei din Virginia de Vest.

De obicei, metalele se concentrează în scoarța terestră datorită 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 sunt de obicei concentrate împreună în aceste condiții specifice. Urme de pământuri rare sunt împrăștiate pe planetă, ceea ce face ca extracția lor să fie mai puțin eficientă.

Ocazional, mediile subterane acide pot crește ușor nivelurile de elemente de pământuri rare în anumite locații. Cu toate acestea, 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 (antiioni) prin legături ionice puternice. Pentru a obține metal pur, aceste legături trebuie rupte, iar nemetarul trebuie îndepărtat. Dificultatea acestei sarcini depinde de metal și de nemetalul cu care este legat.

„Minereul de cupru apare de obicei sub formă de sulfuri (compuși chimici care conțin sulf și alte elemente). Minereul se încălzește până când sulfurile se evaporă sub formă de gaz, iar cuprul pur se depune pe fundul reactorului. Acesta este un proces de extracție destul de ușor. Altele, cum ar fi oxizii de fier, necesită aditivi pentru a elibera metalul. Dar separarea elementelor de pământuri rare este mult mai complexă”, explică Ziemkiewicz.

Metalele pământoase rare au trei sarcini pozitive și formează legături ionice extrem de puternice cu ionii antifosfat, 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, necesitând o cantitate mare de energie și putere chimică pentru a fi descompuse. De obicei, acest proces necesită niveluri extrem de scăzute ale pH-ului, condiții dure și temperaturi extrem de ridicate, deoarece legăturile din minereu sunt incredibil de puternice”, a spus Noble.

Dificultatea de a extrage elementele pure le-a dat 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 resurselor actuale. De asemenea, aceștia încearcă să recreeze proprietățile magnetice și electronice unice ale pământurilor rare în compuși noi, sperând că acești compuși noi vor deveni alternative mai accesibile. Cu toate acestea, în prezent nu există alternative eficiente la pământurile rare, în ciuda cererii tot mai mari.

Thu Thao (conform Live Science )

Legătură sursă