Onderzoekers van Trinity College Dublin hebben nieuw licht geworpen op de vorming van steeds waardevollere zeldzame aardelementen (REE's) door synthetische gesteenten te creëren en hun reacties op wisselende omgevingsomstandigheden te testen. REE's worden gebruikt in elektronische apparaten en groene energietechnologieën, van smartphones tot e-auto's.

De bevindingen, zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Global Challenges , gevolgen hebben voor het recyclen van REE's uit elektronisch afval, het ontwerpen van materialen met geavanceerde functionele eigenschappen en zelfs voor het vinden van nieuwe REE-afzettingen die over de hele wereld verborgen zijn.

Dr. Juan Diego Rodriguez-Blanco, universitair hoofddocent nanomineralogie aan Trinity en een iCRAG-onderzoeker (SFI Research Center in Applied Geosciences), was de hoofdonderzoeker van het werk. Hij zei:

"Omdat zowel de wereldbevolking als de strijd tegen koolstofemissies groeien in de nasleep van de wereldwijde klimaatverandering, neemt tegelijkertijd de vraag naar REE's toe, en daarom is dit onderzoek zo belangrijk. Door ons begrip van REE-vorming te vergroten, hopen we de weg naar een duurzamere toekomst.

"Het ontstaan ​​van afzettingen van zeldzame aardmetalen is een van de meest complexe problemen in de aardwetenschappen, maar onze benadering werpt nieuw licht op de mechanismen waarmee gesteenten met zeldzame aardmetalen worden gevormd. Deze kennis is van cruciaal belang voor de energietransitie, aangezien zeldzame aardmetalen de sleutel zijn productie-ingrediënten in de economie van hernieuwbare energie."

Veel landen zijn momenteel op zoek naar meer REE-afzettingen met ontginbare concentraties, maar de extractieprocessen zijn vaak uitdagend en de scheidingsmethoden zijn duur en milieu-agressief.

Een van de belangrijkste bronnen van REE's zijn REE-carbonaatafzettingen. Het grootste bekende depot is Bayan-Obo in China, dat voorziet in meer dan 60% van de wereldwijde behoefte aan REE's.

Wat hebben de onderzoekers ontdekt?

Hun onderzoek heeft aangetoond dat vloeistoffen die REE's bevatten, gewone kalksteen vervangen - en dit gebeurt via complexe reacties, zelfs bij omgevingstemperatuur. Sommige van deze reacties zijn extreem snel en vinden plaats in dezelfde tijd die nodig is om een ​​kopje koffie te zetten.

Deze kennis stelt het team in staat om de fundamentele minerale reacties die ook betrokken zijn bij industriële scheidingsprocessen beter te begrijpen, wat zal helpen de extractiemethoden te verbeteren en REE's van vloeistoffen te scheiden.

Het onderzoek van het team heeft tot doel de complexe processen van de vorming van REE-carbonaatafzettingen te begrijpen. Maar in plaats van natuurlijke monsters te bestuderen, synthetiseren ze hun eigen mineralen en carbonaatgesteenten van zeldzame aardmetalen (vergelijkbaar met bastnasiet, het belangrijkste mineraal waaruit REE's kunnen worden gewonnen uit carbonatietrotsen). Ze bootsen vervolgens natuurlijke reacties na om te leren hoe REE-mineralisaties zich vormen.

Dit stelt hen ook in staat om te beoordelen hoe veranderingen in de belangrijkste omgevingsfactoren hun vorming bevorderen. Dit kan ons helpen de oorsprong te begrijpen van mineralisaties op onaangeboorde carbonatietbronnen, die zich niet alleen in China bevinden, maar ook in andere delen van de wereld, zoals Brazilië, Australië, de VS, India, Vietnam, Zuid-Afrika en Groenland.

"Omdat REE's een cruciale rol spelen in een met technologie gevulde en duurzame toekomst, is het noodzakelijk om het gedrag van REE's in de geochemische cyclus en in elementaire chemische reacties te begrijpen", legt Adriann Maria Szucs, Ph.D. kandidaat in Geochemie in Trinity's School of Natural Sciences, en hoofdauteur van deze studie. + Verder verkennen

Nieuwe weg naar vorming van zeldzame aardmineralen heeft gevolgen voor groene energie en slimme technologie