Amerikanen gebruiken elke dag zeldzame aardelementen (REE's) - zonder het te weten. In feite, ze zijn cruciaal voor de samenleving. Rick Honaker, hoogleraar mijnbouwkunde aan de Universiteit van Kentucky, weet alles over deze fascinerende elementen en de moderne elektronica die ze mogelijk maken.

REE's zijn een reeks van 17 chemische elementen die in de aardkorst worden aangetroffen. "Op een periodiek systeem, ze zijn typisch de lanthanidereeks, dat is de horizontale rij onderaan het periodiek systeem, plus scandium en yttrium. Al deze elementen zijn uiterst belangrijk voor alledaagse toepassingen, ' zei Honaker.

Bijvoorbeeld, europium is een kleurproducerende fosfor die wordt gebruikt in videoschermen, inclusief computermonitoren en plasma-tv's. Neodymium is een krachtige magneet die wordt gebruikt in smartphones, televisies, lasers, oplaadbare batterijen en harde schijven. Door hun unieke chemische eigenschappen, REE's zijn essentiële componenten van technologieën die een scala aan toepassingen omvatten, zoals communicatiesystemen, vervoer, gezondheidszorg en landsverdediging.

De vraag naar REE's is gestaag gestegen. Wereldwijd, De productie van elektrische voertuigen zal tegen 2025 naar verwachting groeien tot 30 miljoen auto's per jaar. "Elk elektrisch voertuig bevat ongeveer vijf kilo zeldzame aardmetalen. en we verwachten dat de productie van elektrische voertuigen exponentieel zal toenemen, bijna een verdubbeling van de hoeveelheid zeldzame aardmetalen die we vandaag produceren."

Het probleem? Ongeveer 90 procent van 's werelds REE's wordt momenteel geproduceerd en vervaardigd in China. Nutsvoorzieningen, is het tijd voor de VS om een ​​economisch haalbare oplossing te vinden.

Dat is waar Honaker binnenkomt.

in 2017, het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) selecteerde het proefproject van Honaker om over te gaan naar een tweede onderzoeksfase in een poging om deze elementen uit steenkool en bijproducten van steenkool terug te winnen. Het Department of Energy (DOE) investeerde $ 6 miljoen in het project en partners droegen een extra $ 1,5 miljoen bij over twee en een half jaar voor een totaal van $ 7,5 miljoen.

Honaker heeft onlangs een verwerkingsfabriek op proefschaal gelanceerd die gericht is op het terugwinnen van REE's uit steenkool en zijn bijproducten in Webster County. "We beginnen met het produceren van een concentraatmix, en we zijn erin geslaagd in het laboratorium - in een continue vorm - in feite een 99 procent zuiver zeldzaam aardeproduct te produceren. Dus, dat gaan we doen, maar we gaan ook nog een stap verder en gaan daadwerkelijk zeldzame-aardeconcentraten produceren."

Indien succesvol, het proces zou een binnenlandse bron van REE's opleveren. Je vraagt ​​je misschien af, waarom leidt Kentucky dit streven? Een van de grootste bronnen van zeldzame aardelementen in de Verenigde Staten is de Fire Clay-steenkoollaag in Oost-Kentucky. "Aangezien steenkool een belangrijke economische bron is in delen van onze staat, het verstrekken van een middel om een ​​belangrijk bijproduct terug te winnen, voegt economische kracht en levensvatbaarheid toe aan de kolenindustrie, "Vervolgde Honaker. "Dus, daarom is Kentucky geïnteresseerd om dit te ontwikkelen, evenals het feit dat het Gemenebest een vrij grote productiestaat is."

Honaker twijfelt er niet aan dat ze in staat zullen zijn om te herstellen. Dus, op de vraag wat het meest uitdagende deel van dit onderzoek zal zijn, hij antwoorde, "Economie. Proberen het zelfs als bijproduct te kunnen produceren, en om het zuinig te doen, is waarschijnlijk onze belangrijkste uitdaging."

Algemeen, Honaker blijft optimistisch, omdat hij een ongelooflijk team van onderzoekers en studenten achter zich heeft staan.

"De opleidingsmogelijkheden die we hebben zijn enorm, en dat geeft veel voldoening, want dat is echt waarvoor we hier zijn:om te onderwijzen en technologie te ontwikkelen. Ik bedoel, hoe vaak heb je de kans, als student, zowel als undergraduate en graduate, betrokken zijn bij zo'n zinvol project?"

Instellingen en onderzoekers die bij het project betrokken zijn, zijn onder meer:Josh Werner en Wencai Zhang (Universiteit van Kentucky); Roe-Hoan Yoon, Gerald Luttrell en Aaron Noble (Virginia Tech); en Qingqing Huang (West Virginia University).

Het project moet in maart 2020 klaar zijn. Tot dan, Honaker en zijn team zullen het "erg druk" hebben.