Редкоземните елементи (РЗЕ) се клучни компоненти во речиси секоја модерна технологија што ја користиме денес, од мобилни телефони и електрични возила до турбини на ветер и компјутерски дискови. Иако нивното име навестува реткост, овие елементи не се толку ретки во природата, туку се исклучително тешки за екстракција и прочистување од рудите во кои се наоѓаат.
Меѓутоа, еден тим предводен од истражувачи од Универзитетот Нортистерн во САД разви револуционерен нов метод за извлекување на РЗЕ од отпадните материјали останати од рударството на јаглен. Овој метод ветува дека ќе биде до три пати поефикасен од моменталните пристапи, отворајќи нови можности за одржливо снабдување со овие витални ресурси.
Неискористеното Богатство во Јагленскиот Отпад
Отпадот од ископ на јаглен, познат како јагленски отпад или coal tailings, се состои од ситно мелени карпи, вода и честички од јаглен. Огромни количини од овој материјал се акумулираат во депонии, дизајнирани да спречат контаминација на животната средина. Во САД, поголемиот дел од овој отпад се користи за градежни материјали или едноставно се депонира. Се проценува дека над 600 килотони РЗЕ би можеле да се извлечат од секои 1,5 милијарди тони од овој отпад – количина што постоечките процеси не успеваат ефикасно да ја искористат.
Како Функционира Новиот Метод?
Новиот процес на екстракција вклучува два клучни чекори:
- Алкален претретман со микробранови: Јагленскиот отпад се „готви“ во алкален раствор додека е загреан со микробранови.
- Третман со азотна киселина: Потоа се користи азотна киселина за да се одделат РЗЕ од остатокот од карпата.
„Резултатите покажуваат дека алкалниот претретман на јагленскиот отпад пред дигестија со киселина значително влијае на ефикасноста на екстракцијата на РЗЕ, со минимална екстракција во алкалниот раствор“, пишуваат истражувачите во нивниот објавен труд.
Суштината на овој метод лежи во неговата способност да ја промени структурата на минералите што ги обвиткуваат РЗЕ. Досега, токму тоа ги правеше претходните методи неефикасни, бидејќи РЗЕ се цврсто врзани во глинестите минерали. Комбинираните алкален претретман и микробраново загревање ја претвораат цврстата структура на јагленскиот отпад во порозна форма, овозможувајќи полесно ослободување на елементите.
„Излегува дека она што го правите всушност ја менува цврстата структура на овој материјал“, вели хемискиот биолог Дамилола Дарамола од Универзитетот Нортистерн. Еден од РЗЕ што се екстрахира со овој процес е неодиумот, елемент што се користи во силни магнети, електрични автомобили, компјутерски дискови и турбини на ветер – сите клучни за нашиот современ живот и транзицијата кон позелена технологија.
Предизвици и Иднина
Иако овие резултати се многу ветувачки, остануваат повеќе предизвици. Процесот на екстракција може да претставува реално подобрување во однос на ефикасноста, но сепак е скап и може да биде тежок за скалирање. Дополнително, иако има изобилство на јагленски отпад – на пример, околу 2 милијарди тони само во американската држава Пенсилванија – минералниот состав на овие карпи варира во зависност од локацијата, што бара прилагодување на процесот во секој случај. Исто така, јагленскиот отпад содржи и други корисни елементи, како магнезиум, кои идеално би требало да се екстрахираат истовремено со РЗЕ, што е дополнително размислување.
Сепак, драматичното зголемување на ефикасноста на екстракција е нешто што треба да се прослави, дури и со придружните предизвици: побарувачката за РЗЕ никогаш не била поголема, а ќе ни требаат многу повеќе во наредните години.
„Овој пристап дава нов увид во механизмите за ослободување на РЗЕ и потенцијалот за оптимизирање на алкалниот претретман на јагленскиот отпад за ефикасна екстракција на РЗЕ“, заклучуваат истражувачите. Истражувањето е објавено во списанието Environmental Science & Technology.
