Amerikaner använder sällsynta jordartsmetaller (REE) varje dag - utan att veta om det. Faktiskt, de är avgörande för samhället. Rick Honaker, professor i gruvteknik vid University of Kentucky, vet allt om dessa fascinerande element och den moderna elektronik de möjliggör.

REE är en serie av 17 kemiska grundämnen som finns i jordskorpan. "På ett periodiskt system, de är vanligtvis lantanidserien, som är den horisontella raden längst ner i det periodiska systemet, plus skandium och yttrium. Alla dessa element är extremt viktiga för vardagliga applikationer, sa Honaker.

Till exempel, europium är en färgproducerande fosfor som används i videoskärmar, inklusive datorskärmar och plasma-TV. Neodym är en kraftfull magnet som används i smartphones, tv-apparater, lasrar, uppladdningsbara batterier och hårddiskar. På grund av deras unika kemiska egenskaper, REEs är viktiga komponenter i teknologier som spänner över en rad applikationer, såsom kommunikationssystem, transport, hälsovård och riksförsvar.

Efterfrågan på REE har ökat stadigt. Över hela världen, elfordonsproduktionen förväntas växa till 30 miljoner bilar årligen till 2025. "Det finns ungefär fem kilo sällsynta jordartsmetaller i varje elfordon, och vi förväntar oss att produktionen av elfordon kommer att öka exponentiellt, nästan en fördubbling av mängden sällsynta jordartsmetaller som vi producerar idag."

Problemet? Cirka 90 procent av världens REEs produceras och tillverkas för närvarande i Kina. Nu, är det dags för USA att hitta en ekonomiskt genomförbar lösning.

Det är där Honaker kommer in.

Under 2017, US Department of Energy (DOE) valde Honakers pilotprojekt för att gå vidare till en andra fas av forskning i ett försök att återvinna dessa grundämnen från kol och kolbiprodukter. Department of Energy (DOE) investerade 6 miljoner USD i projektet och partners bidrog med ytterligare 1,5 miljoner USD under två och ett halvt år för totalt 7,5 miljoner USD.

Honaker lanserade nyligen en bearbetningsanläggning i pilotskala som syftar till att återvinna REE från kol och dess biprodukter i Webster County. "Vi börjar producera en koncentratblandning, och vi har varit framgångsrika i labbet – i kontinuerlig form – och faktiskt producerat en 99-procentig ren sällsynt jordartsmetallprodukt. Så, vi kommer att göra det, men vi kommer också att ta det ett steg längre och faktiskt producera sällsynta jordartsmetallkoncentrat."

Om det lyckas, processen skulle ge en inhemsk källa till REE. Du kanske frågar, varför leder Kentucky denna strävan? En av de största källorna till sällsynta jordartsmetaller i USA är Fire Clay-kollagen i östra Kentucky. "Eftersom kol är en viktig ekonomisk källa i delar av vår stat, att tillhandahålla ett sätt att återvinna en viktig biprodukt ger ekonomisk styrka och livskraft till kolindustrin, Honaker fortsatte. det är därför Kentucky är intresserad av att utveckla detta, samt det faktum att Commonwealth är en ganska stor tillverkningsstat."

Honaker tvivlar inte på att de kommer att kunna återhämta sig. Så, på frågan om vad den mest utmanande delen av denna forskning kommer att vara, han svarade, "Ekonomi. Försöker kunna producera det även som en biprodukt, och för att vara ekonomisk att göra det, är förmodligen vår viktigaste utmaning."

Övergripande, Honaker är fortfarande optimistisk, eftersom han har ett otroligt team av forskare och studenter bakom sig.

"Träningsmöjligheterna som vi har är enorma, och det ger mycket tillfredsställelse, för det är verkligen det vi är här för – att utbilda och utveckla teknik. Jag menar, hur många gånger har du en möjlighet, som student, både som grund- och examen, att vara involverad i ett så meningsfullt projekt?"

Institutioner och utredare som är involverade i projektet inkluderar, Josh Werner och Wencai Zhang (University of Kentucky); Roe-Hoan Yoon, Gerald Luttrell och Aaron Noble (Virginia Tech); och Qingqing Huang (West Virginia University).

Projektet beräknas vara klart i mars 2020. Tills dess Honaker och hans team kommer att vara "mycket upptagna".