kaynak:AZO Madencilik

Nadir Toprak Elementleri Nelerdir ve Nerelerde Bulunurlar?

Nadir toprak elementleri (NTE), periyodik tabloda 15 lantanitten oluşan 17 metalik elementten oluşur:

Lantanyum

seryum

Praseodimyum

Neodimyum

Prometyum

Samaryum

Evropiyum

Gadolinyum

Terbiyum

Disporsiyum

Holmiyum

Erbiyum

Tülyum

İterbiyum

Utesyum

İskandiyum

İtriyum

Çoğu, grup adının ima ettiği kadar nadir değildir; ancak kireç ve magnezya gibi daha yaygın 'toprak' elementleriyle karşılaştırıldığında 18. ve 19. yüzyıllarda adlandırılmıştır.

Seryum en yaygın nadir toprak elementidir ve bakır veya kurşundan daha bol miktarda bulunur.

Ancak jeolojik açıdan bakıldığında, nadir toprak elementleri yoğun yataklarda nadiren bulunur; örneğin kömür damarları bunların çıkarılmasını ekonomik olarak zorlaştırmaktadır.

Bunun yerine, karbonat bakımından zengin magmalardan türeyen sıra dışı magmatik kayaçlar olan karbonatitler, alkali magmatik ortamlar, iyon emici kil yatakları ve monazit-ksenotim taşıyıcı yataklar olmak üzere dört ana nadir kaya türünde bulunurlar.

Çin, Yüksek Teknolojili Yaşam Tarzlarına ve Yenilenebilir Enerjiye Olan Talebi Karşılamak İçin Nadir Toprak Elementlerinin %95'ini Çıkarıyor

1990'ların sonlarından bu yana Çin, 'Güney Çin Kili' olarak bilinen kendi iyon emici kil yataklarını kullanarak nadir toprak elementleri üretiminde hakim konuma gelmiştir.

Çin için ekonomiktir çünkü kil yataklarından zayıf asitler kullanılarak nadir toprak elementlerinin çıkarılması kolaydır.

Nadir toprak elementleri, bilgisayarlar, DVD oynatıcılar, cep telefonları, aydınlatma, fiber optik, kameralar ve hoparlörler ve hatta jet motorları, füze güdüm sistemleri, uydular ve füze savunma sistemleri gibi askeri ekipmanlar da dahil olmak üzere her türlü yüksek teknoloji ekipmanında kullanılır.

2015 Paris İklim Anlaşması'nın bir hedefi, küresel ısınmayı tercihen 1,5 ˚C'lik sanayi öncesi seviyelere, yani 2 ˚C'nin altına sınırlamaktır. Bu, yenilenebilir enerji ve elektrikli otomobillere olan talebi artırdı; bunların da çalışması için REE'lere ihtiyaç duyuldu.

Çin, 2010 yılında kendi talebindeki artışı karşılamak için nadir toprak elementleri ihracatını azaltacağını, ancak aynı zamanda dünyanın geri kalanına yüksek teknolojili ekipman tedarik etmedeki hakim konumunu sürdüreceğini duyurdu.

Çin ayrıca güneş panelleri, rüzgar ve gelgit enerjisi türbinleri ile elektrikli araçlar gibi yenilenebilir enerjiler için ihtiyaç duyulan nadir toprak elementlerinin tedarikini kontrol edebilecek güçlü bir ekonomik konuma sahiptir.

Fosfojips Gübre Nadir Toprak Elementleri Yakalama Projesi

Fosfojips, gübrenin bir yan ürünüdür ve uranyum ve toryum gibi doğal olarak oluşan radyoaktif elementler içerir. Bu nedenle, toprak, hava ve suyu kirletme riskleriyle birlikte süresiz olarak depolanır.

Bu nedenle, Penn State Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, özel olarak geliştirilmiş bir zar kullanarak nadir toprak elementlerini doğru bir şekilde tanımlayabilen ve ayırabilen kısa amino asit dizileri olan tasarlanmış peptitler kullanarak çok aşamalı bir yaklaşım geliştirdiler.

Geleneksel ayırma yöntemlerinin yetersiz kalması nedeniyle, proje kapsamında yeni ayırma teknikleri, malzemeleri ve prosesleri geliştirilmesi amaçlanıyor.

Tasarım, Clemson'da kimya ve biyomoleküler mühendisliği alanında doçent ve baş araştırmacı olan Rachel Getman ile araştırmacılar Christine Duval ve Julie Renner tarafından geliştirilen hesaplamalı modellemeyle yürütülüyor. Bu araştırmacılar, belirli nadir toprak elementlerine tutunacak molekülleri geliştiriyorlar.

Greenlee bunların suda nasıl davrandığını inceleyecek ve değişken tasarım ve işletme koşulları altında çevresel etkiyi ve farklı ekonomik potansiyelleri değerlendirecek.

Kimya mühendisliği profesörü Lauren Greenlee, "Bugün yalnızca Florida'da işlenmemiş fosfojips atıklarında yaklaşık 200.000 ton nadir toprak elementi bulunduğu tahmin ediliyor" iddiasında bulunuyor.

Ekip, geleneksel geri kazanımın çevresel ve ekonomik engellerle ilişkili olduğunu, şu anda fosil yakıtların yakılmasını gerektiren ve emek yoğun olan kompozit malzemelerden geri kazanıldığını tespit ediyor.

Yeni proje, bunların sürdürülebilir bir şekilde geri kazanılmasına odaklanacak ve çevresel ve ekonomik faydalar sağlamak amacıyla daha geniş bir ölçekte uygulanabilir.

Projenin başarılı olması durumunda ABD'nin nadir toprak elementleri temininde Çin'e olan bağımlılığı da azalabilir.

Ulusal Bilim Vakfı Proje Fonu

Penn State REE projesi, toplam 1,7 milyon dolar tutarında dört yıllık 571.658 dolarlık bir hibeyle finanse ediliyor ve Case Western Reserve Üniversitesi ve Clemson Üniversitesi ile bir iş birliğidir.

Nadir Toprak Elementlerini Geri Kazanmanın Alternatif Yolları

RRE geri kazanımı genellikle küçük ölçekli operasyonlar kullanılarak, çoğunlukla yıkama ve çözücü ekstraksiyonu yoluyla gerçekleştirilir.

Basit bir işlem olmasına rağmen yıkama işlemi yüksek miktarda tehlikeli kimyasal reaktif gerektirdiğinden ticari olarak istenmeyen bir işlemdir.

Çözücü ekstraksiyonu etkili bir tekniktir ancak emek yoğun ve zaman alıcı olduğundan çok verimli değildir.

Nadir toprak elementlerinin geri kazanılmasının bir diğer yaygın yolu da e-madencilik olarak da bilinen tarımsal madenciliktir. Bu yöntemde eski bilgisayarlar, telefonlar ve televizyonlar gibi elektronik atıklar, nadir toprak elementlerinin çıkarılması için çeşitli ülkelerden Çin'e taşınmaktadır.

BM Çevre Programı'na göre 2019 yılında 53 milyon tondan fazla e-atık oluştu ve bunların yaklaşık 57 milyar doları nadir toprak elementleri ve metaller içeren hammaddelerden oluşuyor.

Genellikle sürdürülebilir bir geri dönüşüm yöntemi olarak tanıtılsa da, üstesinden gelinmesi gereken bir dizi sorundan yoksun değildir.

Tarımsal madencilik, çok fazla depolama alanı, geri dönüşüm tesisleri, nadir toprak elementlerinin geri kazanımından sonra çöp sahaları atıkları gerektirir ve fosil yakıtların yakılmasını gerektiren nakliye maliyetlerini de beraberinde getirir.

Penn State Üniversitesi Projesi, kendi çevresel ve ekonomik hedeflerini karşılayabilirse, geleneksel nadir toprak elementleri geri kazanım yöntemleriyle ilişkili sorunların bir kısmının üstesinden gelme potansiyeline sahiptir.

---

Gönderi zamanı: Tem-04-2022