fonte: AZO Mining

Cosa sono le terre rare e dove si trovano?

Gli elementi delle terre rare (REE) comprendono 17 elementi metallici, composti da 15 lantanidi nella tavola periodica:

Lantanio

Cerio

Praseodimio

Neodimio

Promezio

Samario

Europio

Gadolinio

Terbio

Disprosio

Olmio

Erbio

Tulio

Itterbio

Utezio

Scandio

Ittrio

La maggior parte di essi non sono così rari come suggerisce il nome del gruppo, ma sono stati denominati così nel XVIII e XIX secolo, in confronto ad altri elementi "terrosi" più comuni, come calce e magnesia.

Il cerio è l'elemento REE più comune e più abbondante del rame o del piombo.

Tuttavia, in termini geologici, le terre rare si trovano raramente in depositi concentrati, poiché gli strati di carbone, ad esempio, rendono economicamente difficile la loro estrazione.

Si trovano invece in quattro principali tipi di rocce poco comuni: le carbonatiti, che sono rocce ignee insolite derivate da magmi ricchi di carbonati, ambienti ignei alcalini, depositi di argilla ad assorbimento di ioni e depositi di placer contenenti monazite-xenotime.

La Cina estrae il 95% delle terre rare per soddisfare la domanda di stili di vita ad alta tecnologia e di energia rinnovabile

Dalla fine degli anni '90, la Cina ha dominato la produzione di terre rare, sfruttando i propri depositi di argilla ad assorbimento ionico, noti come "argille della Cina meridionale".

Per la Cina è una soluzione economica perché è semplice estrarre le terre rare dai giacimenti di argilla utilizzando acidi deboli.

Gli elementi delle terre rare vengono utilizzati per tutti i tipi di apparecchiature high-tech, tra cui computer, lettori DVD, telefoni cellulari, sistemi di illuminazione, fibre ottiche, fotocamere e altoparlanti, e persino apparecchiature militari, come motori a reazione, sistemi di guida missilistica, satelliti e sistemi di difesa antimissile.

Uno degli obiettivi dell'Accordo di Parigi sul clima del 2015 è limitare il riscaldamento globale al di sotto dei 2 °C, preferibilmente a 1,5 °C, rispetto ai livelli preindustriali. Ciò ha comportato un aumento della domanda di energie rinnovabili e di auto elettriche, che a loro volta necessitano di energie rinnovabili per funzionare.

Nel 2010, la Cina ha annunciato che avrebbe ridotto le esportazioni di terre rare per soddisfare la propria crescente domanda, ma anche per mantenere la sua posizione dominante nella fornitura di apparecchiature ad alta tecnologia al resto del mondo.

La Cina si trova inoltre in una posizione economicamente forte per controllare la fornitura di terre rare necessarie per le energie rinnovabili, come i pannelli solari, l'eolico e le turbine mareomotrici, nonché i veicoli elettrici.

Progetto di cattura degli elementi delle terre rare con fertilizzante al fosfogesso

Il fosfogesso è un sottoprodotto dei fertilizzanti e contiene elementi radioattivi naturali come uranio e torio. Per questo motivo, viene conservato a tempo indeterminato, con il rischio associato di inquinamento del suolo, dell'aria e dell'acqua.

Per questo motivo, i ricercatori della Penn State University hanno ideato un approccio multifase che utilizza peptidi ingegnerizzati, brevi catene di amminoacidi in grado di identificare e separare con precisione le terre rare mediante una membrana appositamente sviluppata.

Poiché i metodi di separazione tradizionali sono insufficienti, il progetto mira a ideare nuove tecniche, materiali e processi di separazione.

La progettazione è guidata dalla modellazione computazionale, sviluppata da Rachel Getman, ricercatrice principale e professoressa associata di ingegneria chimica e biomolecolare alla Clemson, insieme alle ricercatrici Christine Duval e Julie Renner, che sviluppano le molecole che si agganceranno a specifiche terre rare.

Greenlee analizzerà il loro comportamento in acqua e valuterà l'impatto ambientale e i diversi potenziali economici in diverse situazioni di progettazione e funzionamento.

Lauren Greenlee, docente di ingegneria chimica, sostiene che "oggi, si stima che circa 200.000 tonnellate di terre rare siano intrappolate nei rifiuti di fosfogesso non trattati nella sola Florida".

Il team identifica che il recupero tradizionale è associato a barriere ambientali ed economiche, per cui attualmente vengono recuperati da materiali compositi, che richiedono la combustione di combustibili fossili e richiedono molta manodopera

Il nuovo progetto si concentrerà sul loro recupero in modo sostenibile e potrebbe essere implementato su larga scala per ottenere benefici ambientali ed economici.

Se il progetto avrà successo, potrebbe anche ridurre la dipendenza degli Stati Uniti dalla Cina per la fornitura di terre rare.

Finanziamento del progetto della National Science Foundation

Il progetto Penn State REE è finanziato da un sussidio quadriennale di 571.658 dollari, per un totale di 1,7 milioni di dollari, ed è una collaborazione con la Case Western Reserve University e la Clemson University.

Metodi alternativi per recuperare gli elementi delle terre rare

Il recupero degli RRE viene solitamente effettuato mediante operazioni su piccola scala, solitamente mediante lisciviazione ed estrazione con solvente.

Sebbene sia un processo semplice, la lisciviazione richiede un'elevata quantità di reagenti chimici pericolosi, quindi non è auspicabile dal punto di vista commerciale.

L'estrazione con solvente è una tecnica efficace ma non molto efficiente perché richiede molto lavoro e tempo.

Un altro metodo comune per il recupero delle terre rare è l'agromining, noto anche come e-mining, che prevede il trasporto di rifiuti elettronici, come vecchi computer, telefoni e televisori, da vari Paesi alla Cina per l'estrazione delle terre rare.

Secondo il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente, nel 2019 sono state prodotte oltre 53 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici, di cui circa 57 miliardi di dollari di materie prime contenenti terre rare e metalli.

Sebbene spesso promosso come metodo sostenibile per il riciclo dei materiali, presenta tuttavia una serie di problemi che devono ancora essere superati.

L'agromining richiede molto spazio di stoccaggio, impianti di riciclaggio, discarica dei rifiuti dopo il recupero delle terre rare e comporta costi di trasporto, che richiedono la combustione di combustibili fossili.

Il progetto della Penn State University ha il potenziale per superare alcuni dei problemi associati ai metodi tradizionali di recupero delle terre rare se riesce a soddisfare i propri obiettivi ambientali ed economici.

---

Data di pubblicazione: 04-07-2022