Retki zemni elementi koriste se u raznim modernim tehnologijama, od vetroturbina do telefona. Iako ovi elementi nisu toliko retki, njihovo vađenje i pročišćavanje je veoma teško. Tim istraživača sa Northeastern Univerziteta u SAD-u razvio je novu metodu za vađenje ovih elemenata iz otpada koji ostaje nakon vađenja uglja, a koja je do tri puta efikasnija od trenutnih pristupa.
Ovaj otpad, poznat kao tailing uglja, sastoji se od sitno mlevene stene, vode i čestica uglja, a u velikim količinama se akumulira u jamama kako bi se sprečilo zagađenje životne sredine. Većina ovog otpada u SAD-u se na kraju koristi za poboljšanje građevinskih materijala ili se jednostavno odlaže. Procene govore da se iz svake 1,5 milijardi tona ovog otpada može izvući više od 600 kilotona retkih zemnih elemenata, što je nešto što postojeći procesi nisu mogli efikasno da upravljaju.
Nova metoda ekstrakcije uključuje dva ključna koraka: kuvanje tailinga uglja u alkalnoj otopini uz zagrevanje mikrotalasima, a zatim korišćenje tretmana azotnom kiselinom za odvajanje retkih zemnih elemenata od ostatka stene. „Rezultati pokazuju da alkalna predobrada tailinga uglja pre kisele digestije značajno utiče na efikasnost ekstrakcije REE, uz minimalnu ekstrakciju u alkalnoj otopini,“ pišu istraživači u svom objavljenom radu.
Ekstrakcija REE iz tailinga uglja zahteva njihovo vađenje iz glinenih minerala koji ih čvrsto okružuju. Ovo je ono što je prethodne metode ekstrakcije učinilo neefikasnim i navelo naučnike da traže alternative za dobijanje ovih elemenata. Kombinovana alkalna predobrada i mikrotalasno zagrevanje menjaju strukturu minerala koji okružuju elemente, pretvarajući tailing uglja u porozniju formu.
Jedan od REE koji se ovom metodom ekstrahuje je neodimijum, element koji se koristi u magnetima velike snage, električnim automobilima, računarima i vetroturbinama – svi su ključni za naš savremeni život i prelazak na zeleniju tehnologiju. Iako je ovo sve veoma obećavajuće, ostaje mnogo izazova. Proces ekstrakcije može predstavljati stvarno poboljšanje u smislu efikasnosti, ali ostaje skup i može biti teško skalirati.
Iako postoji obilje otpada tailinga uglja – oko 2 milijarde viška tona samo u američkoj državi Pensilvanija, mineralne kompozicije ovih stena će varirati u zavisnosti od lokacije. Proces ekstrakcije bi trebalo da se usavršava u svakom slučaju. Pored toga, postoji mnogo drugih korisnih elemenata unutar tailinga uglja, kao što je magnezijum, koji bi idealno trebalo da se ekstrahuju istovremeno sa REE. To je još jedan faktor koji treba uzeti u obzir.
Sve u svemu, dramatično povećanje efikasnosti ekstrakcije je nešto što treba proslaviti, čak i uz određene rezervacije: potražnja za REE nikada nije bila veća, a u godinama koje dolaze biće nam potrebno još više. „Ovaj pristup pruža nove uvide u mehanizme oslobađanja REE i potencijal za optimizaciju alkalne predobrade otpada uglja za efikasnu ekstrakciju REE,“ pišu istraživači.
