دانشمندان در پی کشف نحوه تشکیل عناصر کمیاب زمین، سنگ مصنوعی می‌سازند

پژوهشگران کالج ترینیتی دوبلین بینش‌های جدیدی درمورد تشکیل عناصر خاكی كمياب (REE) به دست آورده‌اند. آن‌ها این کار را با ایجاد سنگ‌های مصنوعی و آزمایش پاسخ آن‌ها به شرایط محیطی مختلف انجام داده‌اند. عناصر خاكی كمياب در بسیاری از دستگاه‌های الکترونیکی و فناوری‌های انرژی سبز و از هر چیزی از تلفن‌های هوشمند گرفته تا وسایل نقلیه برقی استفاده می‌شوند.

یافته‌ها که اخیراً در مجله‌ی Global Challenges منتشر شد، پیامدهایی برای بازیافت عناصر خاكی كمياب از ضایعات الکترونیکی و طراحی مواد با خواص عملکردی پیشرفته گرفته تا یافتن ذخایر جدید عناصر خاكی كمياب پنهان در سراسر جهان دارد. دکتر خوان دیگو رودریگز-بلانکو دانشیار کالج ترینیتی که پژوهشگر اصلی مطالعه بود، گفت:

همان‌طور که جمعیت جهانی و مبارزه دربرابر انتشارات کربنی برای مهار تغییرات اقلیمی افزایش پیدا می‌کند، تقاضا برای عناصر خاكی كمياب نیز بالا می‌رود. به همین دلیل است که این پژوهش اهمیت بسیار بالایی دارد. با درک نحوه تشکیل عناصر خاكی كمياب، امیدواریم راه را برای آینده‌ای پایدارتر هموار کنیم. نحوه تشکیل نهشته‌های خاکی کمیاب یکی از پیچیده‌ترین مسائل علوم زمین است، اما رویکرد ما بینش‌های جدیدی درمورد مکانیسم تشکیل سنگ‌های حاوی عناصر کمیاب فراهم می‌کند. این دانش برای بحث انتقال انرژی حیاتی است، زیرا عناصر کمیاب از اجزای کلیدی تولید در اقتصاد انرژی‌های تجدیدپذیر هستند.

بسیاری از کشورها به‌دنبال ذخایر حاوی عناصر کمیاب با غلظت‌های قابل استخراج هستند، اما فرایندهای استخراج غالبا دشوار بوده‌اند و روش‌های جداسازی گران و ازنظر زیست‌محیطی تهاجمی ارزیابی می‌شوند. ذخایر حاوی کربنات‌های عناصر خاکی کمیاب، یکی از منابع اصلی RRE به‌شمار می‌روند که بزرگ‌ترینِ آن ذخیره بایان اوبو در چین است و بیش از ۶۰ درصد از تقاضای جهانی برای این عناصر را تأمین می‌کند.

محققان چه چیزی را کشف کرده‌اند؟

مطالعه پژوهشگران نشان داده است که مایعات حاوی عناصر خاكی كمياب جایگزین سنگ آهک معمولی می‌شوند و این فرایند ازطریق واکنش‌های پیچیده‌ای حتی دمای عادی محیط اتفاق می‌افتد. برخی از این واکنش‌ها بسیار سریع هستند و طی چند دقیقه رخ می‌دهند.

این دانش به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا واکنش‌های معدنی بنیادیی را که در فرایندهای جداسازی صنعتی نیز دخیل هستند، بهتر درک کنند که به بهبود روش‌های استخراج و جداسازی عناصر کمیاب از مایعات کمک خواهد کرد.

هدف پژوهشگران درک فرایندهای پیچیده تشکیل رسوبات کربناته حاوی عناصر کمیاب است. اما آن‌ها به‌جای مطالعه نمونه‌های طبیعی، مواد معدنی و سنگ‌های کربناته کمیاب را سنتز می‌کنند. آن‌ها سپس برای کشف چگونگی معدنی شدن عناصر کمیاب، واکنش‌های طبیعی را شبیه‌سازی می‌کنند.

این کار همچنین به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا چگونگی تشکیل سنگ‌های مورد نظر براثر تغییر در عوامل محیطی را ارزیابی کنند. این می‌تواند به درک ما از منشا کانی‌سازی در منابع کربناتیت دست‌نخوره که نه‌تنها در چین بلکه در سایر مناطق جهان ازجمله در برزیل، استرالیا، ایالات متحده، هند، ویتنام، آفریقای جنوبی و گرینلند نیز وجود دارد، کمک کند. آدرین ماریا سوچ، نویسنده اصلی مطالعه از دانشکده علوم طبیعی ترینیتی توضیح می‌دهد: «ازآن‌جا که عناصر خاکی کمیاب نقش مهمی در آینده پایدار و غنی از فناوری دارند، لازم است رفتار این عناصر را در چرخه ژئوشیمیایی و در واکنش‌های شیمیایی بنیادین درک کنیم.»