წყარო: AZO Mining

რა არის იშვიათი დედამიწის ელემენტები და სად გვხვდება ისინი?

იშვიათმიწა ელემენტები (REE) მოიცავს 17 მეტალურ ელემენტს, რომლებიც პერიოდულ ცხრილში 15 ლანთანიდისგან შედგება:

ლანთანუმი

ცერიუმი

პრაზეოდიმიუმი

ნეოდიმი

პრომეთიუმი

სამარიუმი

ევროპიუმი

გადოლინიუმი

ტერბიუმი

დისპროზიუმი

ჰოლმიუმი

ერბიუმი

ტულიუმი

იტერბიუმი

უტეტიუმი

სკანდიუმი

იტრიუმი

მათი უმეტესობა ისეთი იშვიათი არ არის, როგორც ჯგუფის სახელიდან ჩანს, მაგრამ სახელი მე-18 და მე-19 საუკუნეებში ეწოდათ, სხვა უფრო გავრცელებულ „მიწის“ ელემენტებთან, როგორიცაა კირი და მაგნეზია, შედარებით.

ცერიუმი ყველაზე გავრცელებული ნომინალური ღირებულების მქონე ნივთიერებაა და უფრო უხვად გვხვდება, ვიდრე სპილენძი ან ტყვია.

თუმცა, გეოლოგიური თვალსაზრისით, ახალი მინერალები იშვიათად გვხვდება კონცენტრირებულ საბადოებში, რადგან, მაგალითად, ქვანახშირის ფენები მათ მოპოვებას ეკონომიკურად ართულებს.

სამაგიეროდ, ისინი გვხვდება ოთხ ძირითად იშვიათ ქანების ტიპში; კარბონატიტებში, რომლებიც წარმოადგენენ უჩვეულო მაგმას, ტუტე მაგმატურ გარემოში, იონების შთანთქმის თიხის საბადოებსა და მონაზიტ-ქსენოტიმის მატარებელი პლაცერების საბადოებში.

ჩინეთი იშვიათმიწა ელემენტების 95%-ს მოიპოვებს, რათა დააკმაყოფილოს მაღალტექნოლოგიური ცხოვრების წესისა და განახლებადი ენერგიის მოთხოვნა

1990-იანი წლების ბოლოდან ჩინეთი დომინირებს ნოყიერი ლითონის წარმოებაში, რომელიც იყენებს საკუთარ იონების შთანთქმის თიხის საბადოებს, რომლებიც ცნობილია როგორც „სამხრეთ ჩინეთის თიხები“.

ჩინეთისთვის ეს ეკონომიურია, რადგან თიხის საბადოებიდან სუსტი მჟავების გამოყენებით ელემენტარული მინერალების მოპოვება მარტივია.

იშვიათმიწა ელემენტები გამოიყენება ყველა სახის მაღალტექნოლოგიური აღჭურვილობისთვის, მათ შორის კომპიუტერებისთვის, DVD ფლეერებისთვის, მობილური ტელეფონებისთვის, განათებისთვის, ბოჭკოვანი ოპტიკისთვის, კამერებისა და დინამიკებისთვის და სამხედრო აღჭურვილობისთვისაც კი, როგორიცაა რეაქტიული ძრავები, რაკეტების მართვის სისტემები, თანამგზავრები და რაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის სისტემები.

2015 წლის პარიზის კლიმატის შეთანხმების ერთ-ერთი მიზანია გლობალური დათბობის შეზღუდვა 2˚C-ზე, სასურველია 1.5˚C-ზე დაბლა, ინდუსტრიამდელ დონემდე. ამან გაზარდა განახლებადი ენერგიისა და ელექტრომობილების მოთხოვნა, რომელთა მუშაობისთვისაც ასევე საჭიროა ახალი ელექტროენერგია.

2010 წელს ჩინეთმა გამოაცხადა, რომ შეამცირებდა ახალი ლითონების ექსპორტს საკუთარი მოთხოვნის ზრდის დასაკმაყოფილებლად, მაგრამ ასევე შეინარჩუნებდა დომინანტურ პოზიციას მსოფლიოს დანარჩენი ქვეყნებისთვის მაღალტექნოლოგიური აღჭურვილობის მიწოდების კუთხით.

ჩინეთს ასევე ძლიერი ეკონომიკური პოზიცია აქვს, რათა გააკონტროლოს განახლებადი ენერგიისთვის, როგორიცაა მზის პანელები, ქარის და მოქცევითი ენერგიის ტურბინები, ასევე ელექტრომობილები, საჭირო ახალი ელექტროენერგიის მიწოდება.

ფოსფოგიფსის სასუქი იშვიათი დედამიწის ელემენტების შეგროვების პროექტი

ფოსფოგიფსი სასუქის თანმდევი პროდუქტია და შეიცავს ბუნებრივ რადიოაქტიურ ელემენტებს, როგორიცაა ურანი და თორიუმი. ამ მიზეზით, ის განუსაზღვრელი ვადით ინახება, რაც ნიადაგის, ჰაერისა და წყლის დაბინძურების რისკს შეიცავს.

ამიტომ, პენის სახელმწიფო უნივერსიტეტის მკვლევრებმა შეიმუშავეს მრავალსაფეხურიანი მიდგომა, რომელიც იყენებს ინჟინერიულად დამუშავებულ პეპტიდებს, ამინომჟავების მოკლე ჯაჭვებს, რომლებსაც სპეციალურად შემუშავებული მემბრანის გამოყენებით შეუძლიათ ფრაგმენტული ნაწილაკების ზუსტად იდენტიფიცირება და გამოყოფა.

რადგან ტრადიციული გამოყოფის მეთოდები არასაკმარისია, პროექტი მიზნად ისახავს გამოყოფის ახალი ტექნიკის, მასალებისა და პროცესების შემუშავებას.

დიზაინს ხელმძღვანელობს გამოთვლითი მოდელირება, რომელიც შეიმუშავა კლემსონის უნივერსიტეტის მთავარმა მკვლევარმა და ქიმიური და ბიომოლეკულური ინჟინერიის ასოცირებულმა პროფესორმა, რეიჩელ გეტმანმა, ხოლო მკვლევარები კრისტინ დიუვალი და ჯული რენერი ქმნიან მოლეკულებს, რომლებიც კონკრეტულ რესპირატორულ ელემენტებს დაუკავშირდებიან.

გრინლი შეისწავლის, თუ როგორ იქცევიან ისინი წყალში და შეაფასებს გარემოზე ზემოქმედებას და სხვადასხვა ეკონომიკურ პოტენციალს ცვალებადი დიზაინისა და ექსპლუატაციის სიტუაციებში.

ქიმიური ინჟინერიის პროფესორი ლორენ გრინლი აცხადებს, რომ: „დღესდღეობით, მხოლოდ ფლორიდაში, დაუმუშავებელ ფოსფოთაბაშირ ნარჩენებში, დაახლოებით 200 000 ტონა იშვიათი მიწების ელემენტებია მოქცეული“.

გუნდი ადგენს, რომ ტრადიციული აღდგენა დაკავშირებულია გარემოსდაცვით და ეკონომიკურ ბარიერებთან, რის გამოც ისინი ამჟამად კომპოზიტური მასალებისგან აღდგება, რაც მოითხოვს წიაღისეული საწვავის წვას და შრომატევადია.

ახალი პროექტი ფოკუსირებული იქნება მათ მდგრადი გზით აღდგენაზე და შესაძლოა, უფრო ფართო მასშტაბით განხორციელდეს გარემოსდაცვითი და ეკონომიკური სარგებლის მისაღებად.

თუ პროექტი წარმატებული იქნება, მას ასევე შეუძლია შეამციროს აშშ-ის დამოკიდებულება ჩინეთზე იშვიათი მიწების ელემენტების მიწოდების კუთხით.

ეროვნული სამეცნიერო ფონდის პროექტის დაფინანსება

პენის შტატის REE პროექტი დაფინანსებულია ოთხწლიანი გრანტით 571,658 აშშ დოლარის ოდენობით, რაც ჯამში 1.7 მილიონ აშშ დოლარს შეადგენს და წარმოადგენს Case Western Reserve University-სა და Clemson University-ის თანამშრომლობას.

იშვიათი დედამიწის ელემენტების აღდგენის ალტერნატიული გზები

RRE-ის აღდგენა, როგორც წესი, ხორციელდება მცირე მასშტაბის ოპერაციების გამოყენებით, ძირითადად გამორეცხვისა და გამხსნელით ექსტრაქციის გზით.

მიუხედავად იმისა, რომ გამორეცხვა მარტივი პროცესია, ის მოითხოვს საშიში ქიმიური რეაგენტების დიდ რაოდენობას, ამიტომ კომერციულად არასასურველია.

გამხსნელით ექსტრაქცია ეფექტური ტექნიკაა, მაგრამ არც ისე ეფექტურია, რადგან ის შრომატევადი და დროის მომთხოვნია.

იშვიათი ნარჩენების მოპოვების კიდევ ერთი გავრცელებული გზაა აგრომოპოვება, ასევე ცნობილი როგორც ელექტრონული მოპოვება, რაც გულისხმობს ელექტრონული ნარჩენების, როგორიცაა ძველი კომპიუტერები, ტელეფონები და ტელევიზორები, სხვადასხვა ქვეყნიდან ჩინეთში ტრანსპორტირებას იშვიათი ნარჩენების მოპოვების მიზნით.

გაეროს გარემოსდაცვითი პროგრამის მონაცემებით, 2019 წელს 53 მილიონ ტონაზე მეტი ელექტრონული ნარჩენი გენერირდა, საიდანაც დაახლოებით 57 მილიარდი დოლარის ღირებულების ნედლეული, რომელიც შეიცავს ელემენტარულ ელექსირებს და ლითონებს, წარმოიქმნა.

მიუხედავად იმისა, რომ ხშირად მასალების გადამუშავების მდგრად მეთოდად არის რეკლამირებული, მას თავისი პრობლემებიც აქვს, რომელთა გადალახვაც ჯერ კიდევ საჭიროა.

აგრომოპოვება მოითხოვს დიდ სათავსო სივრცეს, გადამუშავების ქარხნებს, ნაგავსაყრელზე ნარჩენების განთავსებას ახალი ელემენტების აღდგენის შემდეგ და მოიცავს ტრანსპორტირების ხარჯებს, რაც მოითხოვს წიაღისეული საწვავის დაწვას.

პენის შტატის უნივერსიტეტის პროექტს აქვს პოტენციალი, გადალახოს ტრადიციული REE აღდგენის მეთოდებთან დაკავშირებული ზოგიერთი პრობლემა, თუ მას შეუძლია დააკმაყოფილოს საკუთარი გარემოსდაცვითი და ეკონომიკური მიზნები.

---

გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 4 ივლისი