Fremstilling af mineraler kan ændre perlemarkedet, medicinske industrier, og dæmpe klimaforandringerne

Sidste måned, forskere afslørede et mineral kaldet Edscottite. Mineraler er solide, naturligt forekommende stoffer, der ikke er levende, såsom kvarts eller hæmatit. Dette nye mineral blev opdaget efter en undersøgelse af Wedderburn Meteoritten, en metallisk udseende sten fundet i Central Victoria tilbage i 1951.

Edscottit er lavet af jern og kulstof, og blev sandsynligvis dannet inden for kernen af ​​en anden planet. Det er et "sandt" mineral, hvilket betyder en naturligt forekommende og dannet ved geologiske processer enten på Jorden eller i det ydre rum.

Men mens Wedderburn-meteoritten holdt den første kendte opdagelse af Edscottite, andre nye mineralfund er blevet gjort på Jorden, af stoffer dannet som følge af menneskelige aktiviteter såsom minedrift og mineralforarbejdning. Disse kaldes menneskeskabte mineraler.

Mens sande mineraler udgør størstedelen af ​​de cirka 5, 200 kendte mineraler, der er omkring 208 menneskeskabte mineraler, der er godkendt som mineraler af International Mineralogical Association.

Nogle er fremstillet med vilje, og andre er biprodukter. På den ene eller anden måde, evnen til at fremstille mineraler har enorme konsekvenser for fremtiden for vores hurtigt voksende befolkning.

Moderne alkymi

Klimaændringer er en af ​​de største udfordringer, vi står over for. Mens regeringerne debatterer fremtiden for kulbrændende kraftværker, kuldioxid fortsætter med at blive frigivet til atmosfæren. Vi har brug for innovative strategier for at fange det.

Aktivt fremstilling af mineraler såsom nesquehonit er en mulig tilgang. Det har applikationer inden for bygning og konstruktion, og gør det nødvendigt at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.

Nesquehonit forekommer naturligt, når magnesiske sten langsomt nedbrydes. Det er blevet identificeret ved Paddy's River -minen i Australian Capital Territory og steder i New South Wales.

Men forskere opdagede, at det også kan fremstilles ved at føre kuldioxid ind i en alkalisk opløsning og få det til at reagere med magnesiumchlorid eller natriumcarbonat/bikarbonat.

Dette er et voksende forskningsområde.

Andre syntetiske mineraler, såsom hydrotalcit, fremstilles, når asbeststræk passivt absorberer atmosfærisk kuldioxid, som opdaget af forskere ved Woodsreef asbestmine i New South Wales.

Du kan sige, at dette er en slags "moderne alkymi", som, hvis udnyttet, kunne være en effektiv måde at suge kuldioxid fra luften i stor skala.

Opfylder samfundets metalkrav

Minedrift og mineralforarbejdning er designet til at genvinde metaller fra malm, som er en naturlig forekomst af sten eller sediment, der indeholder tilstrækkelige mineraler med økonomisk vigtige elementer. Men gennem minedrift og mineralforarbejdning, nye mineraler kan også skabes.

Smeltning bruges til at producere en række varer som bly, zink og kobber, ved at opvarme malm til høje temperaturer for at producere rene metaller.

Processen producerer også et glaslignende affaldsprodukt kaldet slagge, som afsættes som smeltet væske, ligner lava.

Når den er afkølet, de strukturelle og mineralogiske ligheder mellem lava og slagger er krystalklare.

Mikroskalainspektion viser, at menneskeskabte mineraler i slagger har en unik evne til at rumme metaller i deres krystalgitter, som ikke ville være mulige i naturen.

Det betyder, at metalindvinding fra mineaffald (en potentiel sekundær ressource) kan være en effektiv måde at supplere samfundets voksende metalbehov. Udfordringen ligger i at udvikle processer, der er omkostningseffektive.

Etisk smykker

Vores stigende viden om, hvordan man fremstiller mineraler, kan også have stor indflydelse på den voksende industri af syntetiske perler.

I 2010, verden var forbløffet over forlovelsesringen givet hertuginden af ​​Cambridge Kate Middleton, værd til omkring 300 £, 000 (AUD $ 558, 429).

Ringen har en 12 karat blå safir, omgivet af 14 solitaire diamanter, med en indstilling lavet af 18 karat hvidguld.

Kopier af den er blevet erhvervet af mennesker over hele kloden, men for kun en brøkdel af prisen. Hvordan?

I 1837, Marc Antoine Gardin demonstrerede, at safirer (mineralogisk kendt som korund eller aluminiumoxid) kan replikeres ved at reagere metaller med andre stoffer, såsom chrom eller borsyre. Dette producerer en række tilsyneladende identiske farvede sten.

Ved nærmere undersøgelse, nogle egenskaber kan variere, f.eks. tilstedeværelsen af ​​fejl og luftbobler og stenens hårdhed. Men kun en gemolog eller perleentusiast ville sandsynligvis lægge mærke til dette.

Diamanter kan også laves syntetisk, enten gennem et højt tryk, høj temperatur, eller kemisk dampaflejringsproces.

Oprettelse af syntetiske ædelstene er stadig vigtigere, da natursten bliver vanskeligere og dyrere at købe. I nogle lande, minearbejdernes rettigheder krænkes også, og det skaber etiske bekymringer.

Medicinske og industrielle applikationer

Syntetiske perler har også industrielle anvendelser. De kan bruges til vinduesfremstilling, halvledende kredsløb og skæreværktøjer.

Et eksempel på et helt fremstillet mineral er noget, der kaldes yttrium aluminium granat (eller YAG), som kan bruges som en laser.

I medicin, disse lasere bruges til at korrigere glaukom. Ved tandkirurgi, de tillader blødt tyggegummi og væv at blive skåret væk.

Overgangen til at udvikle nye mineraler vil også understøtte teknologier, der muliggør udforskning af dybe rum gennem oprettelsen af ​​'kvantematerialer'.

Kvantematerialer har unikke egenskaber og vil hjælpe os med at skabe en ny generation af elektroniske produkter, hvilket kan have en betydelig indvirkning på rumfartsteknologier. Måske vil det give os mulighed for en dag at besøge Edscottites fødested?

I de kommende årtier, Antallet af menneskeskabte mineraler vil stige. Og som det gør, det gør også muligheden for at finde nye anvendelser til dem.

Ved at udvide vores evne til at fremstille mineraler, vi kunne reducere presset på eksisterende ressourcer og finde nye måder at tackle globale udfordringer på.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.