Bilimsel Atılım Nadir Toprak Elementlerinin Çıkarılmasını İki Katına Çıkarabilir

ABD’de Northeastern University’den araştırmacıların liderliğini yaptığı bir ekip, kömür madenciliğinden geriye kalan atıklardan REE’leri elde etmek için yeni bir yöntem geliştirdi; bu yöntem mevcut yaklaşımlara kıyasla üç kata kadar daha verimli.

“Kömür atıkları” olarak adlandırılan bu atıklar, ince öğütülmüş kaya, su ve kömür parçacıklarından oluşuyor ve çevreyi kirletmemesi için tasarlanmış çukurlarda biriken çok büyük miktarlarda bu maddeden bulunuyor.

ABD’de bu atıkların büyük bir kısmı sonunda yapı malzemelerini hacimlendirmek için kullanılıyor ya da doğrudan dökülüyor. Mevcut süreçlerin verimli bir şekilde yönetmekte zorlandığı bu depolama alanlarının her 1,5 milyar tonundan 600 kilotondan fazla REE çıkarılabileceği tahmin ediliyor.

Bu yeni çıkarım süreci iki temel adımdan oluşuyor: kömür atıklarının mikrodalgalarla ısıtılırken alkali bir çözelti içinde işlenmesi ve ardından REE’leri kayanın geri kalanından ayırmak için nitrik asit uygulanması.

Araştırmacılar yayımladıkları makalede, “Sonuçlar, asit sindirimi öncesinde kömür atıklarının alkali ön işlemden geçirilmesinin REE çıkarım verimliliğini önemli ölçüde etkilediğini ve alkali çözeltide minimum düzeyde çıkarım gerçekleştiğini gösteriyor,” diye yazıyor.

Kömür atıklarından REE çıkarmak, bu elementleri sıkıca çevreleyen kil minerallerinin içinden çekip almayı gerektiriyor. Önceki çıkarım yöntemlerini etkisiz kılan ve bilim insanlarını REE’ler için başka kaynaklara yönelten de bu durum oldu.

Alkali ön işlem ile mikrodalga ısıtmanın birleşimi, elementleri çevreleyen minerallerin yapısını değiştirerek kömür atıklarını daha gözenekli bir forma dönüştürüyor.

Northeastern University’den kimyasal biyolog Damilola Daramola, “Aslında yaptığınız şey, bu malzemenin katı yapısını değiştirmek,” diyor.

Bu sürecin çıkardığı REE’lerden biri neodimyum; bu element yüksek dayanımlı mıknatıslarda, elektrikli otomobillerde, bilgisayar sürücülerinde ve rüzgâr türbinlerinde kullanılıyor – modern yaşamımız ve daha yeşil teknolojiye doğru süregelen dönüşümümüz için hayati öneme sahip alanlar.

Şu ana kadar her şey oldukça umut verici olsa da, hâlâ birçok zorluk bulunuyor. Çıkarım süreci verimlilik açısından gerçek bir iyileşme sunuyor olabilir, ancak pahalı olmayı sürdürüyor ve ölçeklendirilmesi zor olabilir.

Yararlanılabilecek çok büyük miktarda kömür atığı bulunmasına rağmen – örneğin yalnızca ABD’nin Pennsylvania eyaletinde yaklaşık 2 milyar tonluk kullanılmayan atık var – bu kayaçların mineral bileşimleri konuma bağlı olarak değişiklik gösterecek. Bu nedenle çıkarım sürecinin her durumda yeniden iyileştirilmesi gerekecek.

Buna ek olarak, kömür atıkları içinde magnezyum gibi başka pek çok faydalı element de bulunuyor ve ideal olarak bunların da REE’lerle aynı anda çıkarılması gerekiyor. Bu da hesaba katılması gereken bir başka unsur.

Tüm bunlara rağmen, bazı çekinceler olsa bile, çıkarım verimliliğindeki dramatik artış kutlanmaya değer: REE’lere olan talep hiç bu kadar yüksek olmamıştı ve önümüzdeki yıllarda çok daha fazlasına ihtiyaç duyulacak.

Araştırmacılar, “Bu yaklaşım, REE salınımının mekanizmalarına ve kömür atıklarının verimli REE çıkarımı için alkali ön işlemin optimize edilmesi potansiyeline dair yeni içgörüler sunuyor,” diye yazıyor.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.