期刊導航
價值近1000億美元的稀土元素可能埋藏于美國
廢棄化石燃料的廢棄物可能蘊藏著價值數十億美元的稀土元素寶庫。
在2024年的一篇論文中，地質學家計算出，化石燃料電廠燃燒的煤炭廢灰可能含有高達1650億美元的稀土元素——而且可行開采的資金可能高達970億美元。
德克薩斯大學奧斯汀分校的地球科學家團隊表示，通過回收這些元素，美國可以為美國提供自主的這些關鍵元素來源，而無需繁重地開采或依賴進口，而進口目前供應了美國大部分稀土材料。
“這真是'垃圾變寶'的口號。”地質學家布里奇特·斯坎倫說杰克遜地球科學學院的成員。“我們基本上是在努力關閉循環，利用廢棄物并回收廢棄物中的資源，同時減少環境影響。”
稀土元素，或稱REEs，是由元素周期表上的15種鑭系元素組成的17種元素，加上釔和釙。這些元素被歸類為”關鍵礦物在美國，他們對此至關重要數百個行業和技術包括電池、風力渦輪機、電動汽車和智能手機。
美國方面方面沒有太多限制區儲量獨樹一幟。相反，它幾乎完全依賴進口，其中大多數——約70%——來自中國.
然而最新研究表明可能隱藏著一處未開發的可再生元素礦藏：自20世紀50年代以來，美國發電廠產生的520億噸煤灰廢棄物。
事情是這樣的。煤炭——古老的化石化植物物質——并不純凈，但會吸收微量其他物質它在漫長歲月中形成并硬化。這些微量極少，根本不值得抽取;它們肯定不會超過煤炭作為化石燃料的價值。
但當煤炭被燃燒時，會發生一些有趣的事情。煤炭中的可燃部分，如碳、氫和硫，會以氣體的形式燃燒，留下不可燃的部分。這包括粘土礦物，石英，以及REEs。
由于大部分煤質以煙霧形式消失，殘留的玻璃灰中REE的濃度是未燃燒煤的4到10倍。
需要說明的是，這些濃度遠低于商業礦石。然而，精煉煤灰不需要更多的開采——它利用已經開采的礦石——因此這是一項值得的努力。
該團隊由斯坎倫和地質學家羅伯特·里迪共同領導，匯集了數十年來關于灰分成分、提取效率和廢物儲存地點的數據。他們估計，1985年至2021年間，可能有1100萬噸可訪問的煤灰礦藏——幾乎是當前美國儲量的八倍。
美國所有煤灰中15個鑭系元素的理論總價值約為560億美元。根據不同場地，30%到70%的煤灰可被開采，使可采煤灰的總價值降至140億美元。
研究人員確定，可從可獲得的煤灰中提取的鑭系化物價值高達84億美元。
然而，加入釔和钅后，這些數字的總價值飆升至1650億美元，其中970億美元是可回收的，論文稱。
這主要是理論上的;提取方法包括仍在調查中.但它是一個足夠珍貴的寶藏，科學家和美國政府都擁有他們認真對待這些可能性.
“除了通過開發可再生能源資源提升美國能源安全外，生產這些可再生能源的經濟價值還可能幫助抵消環境脆弱地區未襯里灰渣填埋場或池塘修復的成本。”研究人員總結道.
“應在全球擁有煤灰的國家評估來自煤灰的REE資源開發潛力。”
還有許多其他可能來源稀土元素的方法，但其中許多也可能帶來提取困難。
近年來，科學家們提出火山可能是寶貴礦物的肥沃來源。
澳大利亞國立大學地質學家邁克爾·阿嫩堡（Michael Anenburg）說：“已滅絕的富鐵火山常被開采鐵礦石在《對話》中解釋.
“我們的結果表明，這些地點現有的礦井有可能被改造以生產稀土。”
另一個來源是植物。在本月剛發表的研究中，科學家們發現了蕨類擁有不可思議的超能力藏在組織中：能夠從金屬土壤中收集和儲存稀土元素，自然地從地下提取資源。
中國科學院地球科學家何柳清及其同事指出：“稀土元素是清潔能源和高新技術應用的關鍵金屬，但其供應面臨環境和地緣政治挑戰在他們的論文中有所解釋.
“植物礦業是一種利用超積累植物從土壤中提取金屬的綠色策略，具有可持續的REE供應潛力，但仍未被充分探索。”
科學家們在探索這些機會時，毫無疑問，世界如何選擇開采這些寶貴元素，關系重大。
煤灰研究于2024年11月發表在《國際煤炭科學與技術雜志》.
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