منبع جدید عناصر کمیاب خاکی

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۷/۱۲/۲۰

عناصر نادر زمین مانند نئودیمیم، دیسپروزیم و فسفات برای فن آوری هایی مانند انرژی خورشیدی و باد و وسایل نقلیه پیشرفته، همراه با الکترونیک مدرن مانند گوشی های هوشمند ضروری هستند.

طبق گفته محققان دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک و دیگر اعضای مؤسسه مواد انتقادی،این روش می تواند از تکنولوژی انرژی پاک استفاده کند. اما کمبود تولید عناصر کمیاب زمین مانند فسفات انرژی ما را در معرض خطر قرار می دهد. چین حدود ۹۰ درصد از این عناصر را تولید می کند. بازیابی آنها از فسفوگپس فاضلاب از تولید اسید فسفریک – یک راه حل بالقوه است. هر سال حدود ۲۵۰ میلیون تن سنگ فسفات معدنی برای تولید اسید فسفریک برای کود تولید می شود. ایالات متحده سالانه حدود ۲۸ میلیون تن را در سال ۲۰۱۷ استخراج کرد.

عناصر نادر زمین به طور کلی در سنگ های فسفات کمتر از ۰٫۱ درصد تولید می شوند. اما در سراسر جهان، حدود ۱۰۰۰۰۰ تن از این عناصر در سال به فاضلاب فسفو گس پایان می دهد. این تقریبا همان مقدار تقریبی ۱۲۶۰۰۰ تن اکسید نادر زمین است که هر ساله در سراسر جهان تولید می شود. روش های متعارف برای استخراج عناصر کمیاب زمین از کانی ها میلیون ها تن آلودگی های سمی و اسیدی تولید می کنند. اما پس از استفاده از مواد شیمیایی خشن برای استخراج عناصر، روش دیگری ممکن است از اسیدهای ارگانیک تولید شده توسط باکتری استفاده کند. پل جی. آنتونیک و Zhichao Hu، نویسندگان مشترک این مطالعه می گویند. آنها عضو گروه ترمودینامیک هستند که به رهبری ارشد ریشارد ریمان، استاد برجسته در دانشکده مهندسی مواد و مهندسی در دانشکده مهندسی است.

تیم تحقیقاتی از استخراج مواد معدنی و اسیدهای آلی، از جمله مخلوط بیو اسید، برای استخراج شش عنصر نیتروژن خاکی (یتریم، سریم، نئودیمیم، ساماریوم، یوروپیم و یتربیم) از فسفات مصنوعی استفاده کرد. دانشمندان به رهبری دیوید رید در آزمایشگاه ملی آیداهو تولید مخلوط بیو اسید که عمدتا از اسید گلوکونیک تشکیل شده است، به طور طبیعی در میوه ها و عسل یافت می شود – با رشد گلوکنوباکتر اکسیدان باکتری از گلوکز؛ نتایج نشان می دهد که بیو اسید کار بهتري را برای استخراج عناصر خاکی کمیاب از اسید گلوکونیک خالص با همان pH (2.1) و یا درجه اسیدیت انجام داد. اسیدهای معدنی (سولفوریک و فسفات) نتوانستند عناصر کمیاب خاکی را در این سناریو استخراج کنند. هنگامی که چهار اسید در همان غلظت آزمایش شدند، فقط اسید سولفوریک بیشتر از بیو اسید موثر بود.