Ett urval av några av de konstgjorda stenar med sällsynta jordartsmetaller som producerats av teamet. Bild tagen på iCRAG Lab vid Trinity College Dublin. Kredit:Trinity College Dublin
Forskare från Trinity College Dublin har kastat nytt ljus över bildandet av allt mer värdefulla sällsynta jordartsmetaller (REE) genom att skapa syntetiska stenar och testa deras svar på varierande miljöförhållanden. REEs används i elektroniska enheter och grön energiteknik, från smartphones till e-bilar.
Resultaten har precis publicerats i tidskriften Global Challenges , har konsekvenser för återvinning av REE från elektroniskt avfall, design av material med avancerade funktionella egenskaper och till och med för att hitta nya REE-avlagringar gömda runt om i världen.
Dr Juan Diego Rodriguez-Blanco, docent i nanomineralogi vid Trinity och en iCRAG (SFI Research Center in Applied Geosciences) utredare, var den främsta utredaren av arbetet. Han sa:
"När både den globala befolkningen och kampen mot koldioxidutsläpp växer i spåren av globala klimatförändringar, ökar efterfrågan på REEs samtidigt, vilket är anledningen till att denna forskning är så viktig. Genom att öka vår förståelse för REE-bildning hoppas vi kunna bana vägen till en mer hållbar framtid.
"Uppkomsten av sällsynta jordartsmetaller är ett av de mest komplexa problemen inom geovetenskap, men vårt tillvägagångssätt kastar nytt ljus över de mekanismer genom vilka bergarter som innehåller sällsynta jordartsmetaller bildas. Denna kunskap är avgörande för energiövergången, eftersom sällsynta jordartsmetaller är nyckeln tillverka ingredienser i den förnybara energiekonomin."
Många länder letar för närvarande efter fler REE-fyndigheter med brytbara koncentrationer, men utvinningsprocesserna är ofta utmanande, och separationsmetoderna är dyra och miljömässigt aggressiva.
En av huvudkällorna till REE är REE-karbonatavlagringar. Den största kända fyndigheten är Bayan-Obo i Kina, som försörjer över 60 % av det globala REE-behovet.
Vad har forskarna upptäckt?
Deras studie har avslöjat att vätskor som innehåller REE ersätter vanlig kalksten - och detta sker via komplexa reaktioner även vid omgivningstemperatur. Vissa av dessa reaktioner är extremt snabba och sker samtidigt som det tar att brygga en kopp kaffe.
Denna kunskap gör det möjligt för teamet att bättre förstå de grundläggande mineralreaktionerna som också är involverade i industriella separationsprocesser, vilket kommer att hjälpa till att förbättra extraktionsmetoder och separera REE från vätskor.
Teamets forskning syftar till att förstå de komplexa processerna för bildning av REE-karbonatavlagringar. Men istället för att studera naturliga prover, syntetiserar de sina egna mineraler och sällsynta jordartsmetaller karbonatstenar (liknande Bastnasite, nyckelmineralet från vilket REEs kan utvinnas från karbonatstenar). De härmar sedan naturliga reaktioner för att lära sig hur REE-mineraliseringar bildas.
Detta ger dem också möjlighet att bedöma hur förändringar i de viktigaste miljöfaktorerna främjar deras bildning. Detta kan hjälpa oss att förstå ursprunget till mineraliseringar på outnyttjade karbonatresurser, som inte bara finns i Kina utan även i andra delar av världen, som Brasilien, Australien, USA, Indien, Vietnam, Sydafrika och Grönland.
"Eftersom REEs spelar en avgörande roll i en teknologifylld och hållbar framtid är det nödvändigt att förstå beteendet hos REEs i den geokemiska cykeln och i grundläggande kemiska reaktioner", förklarar Adrienn Maria Szucs, Ph.D. kandidat i geokemi vid Trinity's School of Natural Sciences, och huvudförfattare till denna studie. + Utforska vidare
