Forskere skaber syntetiske klipper for bedre at forstå, hvordan mere og mere eftertragtede sjældne jordarters grundstoffer dannes

Forskere fra Trinity College Dublin har kastet nyt lys over dannelsen af ​​stadig mere værdifulde sjældne jordarters elementer (REE'er) ved at skabe syntetiske klipper og teste deres reaktioner på varierende miljøforhold. REE'er bruges i elektroniske enheder og grønne energiteknologier, fra smartphones til e-biler.

Resultaterne er netop offentliggjort i tidsskriftet Global Challenges , har betydning for genanvendelse af REE'er fra elektronisk affald, design af materialer med avancerede funktionelle egenskaber og endda for at finde nye REE-aflejringer skjult over hele kloden.

Dr. Juan Diego Rodriguez-Blanco, lektor i nanomineralogi ved Trinity og en iCRAG (SFI Research Center in Applied Geosciences) investigator, var den primære efterforsker af arbejdet. Han sagde:

"Efterhånden som både den globale befolkning og kampen mod kulstofemissioner vokser i kølvandet på de globale klimaændringer, stiger efterspørgslen efter REE'er samtidigt, hvilket er grunden til, at denne forskning er så vigtig. Ved at øge vores forståelse af REE-dannelse håber vi at bane vejen for vej til en mere bæredygtig fremtid.

"Opståen af ​​sjældne jordarters aflejringer er et af de mest komplekse problemer inden for geovidenskab, men vores tilgang kaster nyt lys over de mekanismer, hvorved bjergarter, der indeholder sjældne jordarter, dannes. Denne viden er afgørende for energiovergangen, da sjældne jordarter er nøglen fremstilling af ingredienser i den vedvarende energiøkonomi."

Mange lande leder i øjeblikket efter flere REE-forekomster med udvindelige koncentrationer, men udvindingsprocesserne er ofte udfordrende, og separationsmetoderne er dyre og miljømæssigt aggressive.

En af hovedkilderne til REE er REE-karbonataflejringer. Den største kendte forekomst er Bayan-Obo i Kina, som leverer over 60 % af det globale REE-behov.

Hvad har forskerne opdaget?

Deres undersøgelse har afsløret, at væsker indeholdende REE'er erstatter almindelig kalksten - og dette sker via komplekse reaktioner selv ved omgivelsestemperatur. Nogle af disse reaktioner er ekstremt hurtige og finder sted på samme tid, som det tager at brygge en kop kaffe.

Denne viden giver teamet mulighed for bedre at forstå de grundlæggende mineralreaktioner, der også er involveret i industrielle separationsprocesser, hvilket vil hjælpe med at forbedre udvindingsmetoder og adskille REE'er fra væsker.

Holdets forskning sigter mod at forstå de komplekse processer ved dannelse af REE-carbonataflejringer. Men i stedet for at studere naturlige prøver, syntetiserer de deres egne mineraler og sjældne jordarters karbonatsten (svarende til Bastnasite, nøglemineralet, hvorfra REE'er kan udvindes fra carbonatitsten). De efterligner derefter naturlige reaktioner for at lære, hvordan REE-mineraliseringer dannes.

Dette giver dem også mulighed for at vurdere, hvordan ændringer i de vigtigste miljøfaktorer fremmer deres dannelse. Dette kan hjælpe os med at forstå oprindelsen af ​​mineraliseringer på uudnyttede carbonatitressourcer, som ikke kun findes i Kina, men også i andre områder af verden, såsom Brasilien, Australien, USA, Indien, Vietnam, Sydafrika og Grønland.

"Da REE'er spiller en afgørende rolle i en teknologifyldt og bæredygtig fremtid, er det nødvendigt at forstå adfærden af ​​REE'er i det geokemiske kredsløb og i grundlæggende kemiske reaktioner," forklarer Adrienn Maria Szucs, Ph.D. kandidat i geokemi ved Trinity's School of Natural Sciences og hovedforfatter af denne undersøgelse. + Udforsk yderligere

Ny vej til dannelse af sjældne jordarters mineraler har konsekvenser for grøn energi og smart teknologi