En av fältplatserna i norra Madagaskar. Tjocka leravlagringar har bildats ovanför stenar som bildats i en gammal vulkan vid namnet Ambohimirahavavy. Vulkanen var aktiv för cirka 24 miljoner år sedan och har sedan dess eroderats för att exponera dess inre. Stenarna närmast ytan vittrades och bildade en leravlagring där de ursprungliga mineralerna bröts ner för att frigöra sina sällsynta metaller, som sedan fastnade på lermineralerna. Kredit:Kathryn Goodenough och Martin Smith
Forskning ledd av universiteten i St Andrews och Brighton avslöjar nyupptäckta källor för sällsynta jordartsmetaller som är avgörande i modern teknik som produktion av förnybar energi, mobiltelefoner, bärbara datorer och tv-apparater.
Forskningen, publiceras i Naturkommunikation undersökt alternativa källor till mycket eftertraktade tunga sällsynta jordartsmetaller som används i daglig modern teknik, med fokus på subtropiska jordar i norra Madagaskar.
Modern teknik, som de som producerar grön energi från förnybara resurser som vind och vatten, kräver många ton sällsynta, så kallade e-tech-metaller. Brytning av e-tech metaller kan vara kostsamt, miljöutmanande och energikrävande. Detta gäller särskilt för metaller som kommer från stenar bildade i gamla bergsbälten eller vulkaner, som måste grävas ut, krossas och bearbetas sedan för att separera värdefulla metaller från resten.
Ibland ger naturen en hjälpande hand genom att bryta ner naturligt svårknäckta mineraler för att bilda mjukare material från vilka värdefulla råvaror kan utvinnas mer effektivt och hållbart.
Forskningen, leds av School of Earth and Environmental Sciences vid University of St Andrews med kollegor vid University of Brighton, fokuserat på att spåra en specifik grupp av metaller som kallas de sällsynta jordartsmetallerna. Dessa inkluderar metaller som neodym, praseodym och dysprosium som är avgörande komponenter i teknologier som sträcker sig från telefoner, datorer, militära eller medicinska apparater till vindkraftverk och elfordon.
Efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller kommer att växa exponentiellt under de kommande decennierna, som ambitiösa projekt för ren energi, såsom Europeiska unionens gröna avtal, utvecklas globalt. Dock, de flesta ekonomier är fortfarande mycket beroende av import från Kina.
För närvarande, Kina producerar ungefär 77 % av världens utbud av sällsynta jordartsmetaller. De mest sällsynta jordartsmetallerna, särskilt de som används i permanentmagneter, kommer främst från jonadsorptionsleravlagringar, eller lateriter, bildas av tropisk vittring av stenar som granit och syenit i södra Kina.
Med hjälp av en intensiv röntgenkälla, kallas en "synkrotron, " forskarteamet avslöjar i atomär skala var de sällsynta jordartsmetallerna finns i jorden. Teamet fann att de sällsynta jordartsmetallerna sitter löst fast vid lerpartiklarnas ytor. Genom att jämföra prover från ett väderbeständigt vulkankomplex på Madagaskar med de som utvunnits i Kina, studien ger viktiga insikter i hur naturen producerar lätt urlakningsbara, ekonomiskt lönsam, sällsynta jordartsmetaller.
Huvudförfattare till studien Dr. Anouk Borst, från University of St Andrews, sa:"En del har undrat om de södra kinesiska adsorptionsavlagringarna är unika, men vår studie bekräftar att den kinesiska jordmånen är identisk med fyndigheter som finns på Madagaskar, och att de bildades på liknande sätt. Kapplöpet pågår nu för att hitta andra fyndigheter på andra håll i världen." Denna information kommer att vara en drivkraft för global utforskning av kritiska metallresurser utanför Kina.
