Інноваційний метод. Дослідники виявили, як значно підвищити ефективність видобутку рідкісноземельних елементів.

Команда дослідників під керівництвом учених із Північно-Східного університету США розробила новий метод видобутку рідкісноземельних елементів (REE) з відходів після видобутку вугілля. За їхніми даними, цей підхід може бути до трьох разів ефективнішим за наявні технології.

Результати дослідження були опубліковані в журналі "Environmental Science & Technology".

Рідкоземельні метали знаходять широке застосування в численних сучасних технологіях, включаючи вітрові турбіни, смартфони, електричні автомобілі та комп'ютери. Незважаючи на те, що ці елементи не є по суті рідкісними, процес їх виділення з корисних копалин і подальшої очистки є досить складним.

Мова йде про так звані "хвости" вуглевидобутку, які являють собою суміш подрібнених гірських порід, води та вугільних частинок. Ці відходи зберігаються в спеціально відведених місцях, щоб запобігти їх негативному впливу на навколишнє середовище. У Сполучених Штатах значну частину таких матеріалів або використовують у складі будівельних сумішей, або ж просто утилізують.

За підрахунками, з приблизно 1,5 мільярда тонн подібних відходів можливо добути більше 600 тисяч тонн рідкісноземельних елементів, проте раніше існуючі методи не забезпечували достатню ефективність цього процесу.

Новий метод складається з двох ключових стадій. На початку відходи піддаються обробці лужним розчином і піддаються нагріванню за допомогою мікрохвиль. Після цього використовують азотну кислоту, щоб виділити необхідні елементи з решти матеріалу.

У науковій публікації автори відзначають: "Отримані результати свідчать про те, що лужна попередня обробка перед кислотним розщепленням має значний вплив на ефективність видобутку рідкісноземельних елементів." Проте в процесі лужного вилучення їх витягується зовсім небагато.

Недоліком традиційних методів є те, що рідкісноземельні елементи "заховані" всередині глинистих мінералів. Інноваційний підхід трансформує структуру цих мінералів, роблячи матеріал більш пористим, що полегшує вивільнення елементів.

Хімічний біолог Даміло́ла Дарамо́ла з Північно-Східного університету зазначає: "У дійсності ви трансформуєте жорстку структуру цього матеріалу".

Серед речовин, які можна отримати цим методом, знаходиться неодим. Цей елемент застосовується для виготовлення потужних магнітів, електромобілів, жорстких дисків і вітрових турбін, що робить його важливим для сучасних технологій та переходу до екологічно чистої енергетики.

Одночасно вчені вказують на те, що цей метод наразі є дорогим і його впровадження на промисловому рівні може викликати труднощі. Також варто зазначити, що склад відходів варіюється в залежності від географічної локації, тому процес потрібно адаптувати для кожного окремого випадку. Наприклад, у штаті Пенсильванія вже накопичено близько 2 мільярдів тонн таких матеріалів.

Окреме питання полягає в тому, що у вугільних відходах містяться й інші корисні елементи, зокрема магній. У перспективі їх теж бажано видобувати одночасно з рідкісноземельними.

Попри всі обмеження, науковці вважають значне зростання ефективності важливим кроком, адже попит на ці елементи постійно зростає і в найближчі роки їх знадобиться ще більше.

У дослідженні сказано: "Цей підхід дає нове розуміння механізмів вивільнення рідкісноземельних елементів і показує потенціал оптимізації лужної обробки вугільних відходів для ефективного видобутку".