מהפכה באנרגיה נקייה: שינוי מיצוי אלמנטים של אדמה נדירה

מדענים פיתחו שיטה חדשנית להפרדת לנטאנידים, חיונית לטכנולוגיות אנרגיה נקייה, על ידי שילוב חומרים המושכים אלמנטים קלים יותר או כבדים יותר. תהליך זה מבטיח להפחית את ההשפעה הסביבתית ואת העלות של מיצוי אלמנטים נדירים של אדמה נדירה, ולשפר את היעילות וההרחבה עבור יישומים תעשייתיים.

לנתנידים ואנרגיה נקייה

למתכות הנקראות lanthanides יש תכונות חשובות עבור טכנולוגיות אנרגיה נקייה כגון כלי רכב חשמליים וטורבינות רוח ועבור יישומים רבים אחרים. אלמנטים אלה כוללים מספר חומרים קריטיים. בטבע, lanthanides נמצאים לעתים קרובות מעורבבים יחד. התעשייה חייבת להפריד ביניהם כדי לנצל את הנכסים האישיים שלהם. אבל גישות קונבנציונליות להפרדה זו גוזלות זמן ומחירים ומייצרות פסולת. מדענים פיתחו שיטה חדשה ויעילה שניתן להתאים לבחירת לנתאנידים ספציפיים. הטכניקה משלבת שני חומרים. האחד אוהב מים ותופס לנתנידים קלים יותר, בעוד השני מעדיף שמן ותופס לנתנידים כבדים יותר.

חידושים בטכניקות הפרדה

שילוב של תרכובת חובבת שמן ותרכובת חובבת מים יחד כדי למשוך אלמנטים יקרי ערך ספציפיים מתערובת כימית אפשרי בקנה מידה תעשייתי. בהרחבה, התהליך יאפשר ציוד קטן יותר, פחות שימוש בכימיקלים ופחות ייצור פסולת. זה יהפוך את התהליך החדש ליותר יעיל וידידותי לסביבה משיטות קונבנציונליות.

פריצת דרך בעיבוד חומרים נדירים של כדור הארץ

ההיבט המאתגר והיקר ביותר של ייצור חומרי אדמה נדירים טהורים – 14 הלנתאנידים וכן איטריום וסקנדיום – עבור טכנולוגיות אנרגיה נקייה הוא הפרדת יסודות אדמה נדירים בודדים זה מזה. מדענים מהמעבדה הלאומית של Oak Ridge שילבו שני סוגים של חומרים אורגניים: האחד אוהב מים, והשני אוהב שמן. לחומרים אורגניים אלה יש העדפות ליסודות אדמה נדירים שונים. לדוגמה, אחד מקיים אינטראקציה חזקה עם יסודות כדור הארץ הנדירים הקלים יותר, בעוד השני מעדיף את הכבדים יותר.

המדענים בדקו את הטכניקה הזו באמצעות שני נוזלים שונים שאינם מתערבבים – שמן ומים. במים הם המסו את החומר אוהב המים; בשמן הוסיפו את האוהב שמן. הם גילו שגישת שני החומרים סייעה להפריד בין יסודות כדור הארץ הנדירים הקלים והכבדים ביותר טוב יותר מאשר השיטה של ​​החומר האחד שיושמה בעבר. הם השתמשו בשיטות שונות כדי ללמוד כיצד כימיקלים אורגניים אלה ואלמנטים של אדמה נדירים מתקשרים. התוצאה הייתה מידע רב ערך על אופן פעולת התהליך ותובנות בנוגע לאופן שבו ניתן לשפר עוד יותר את מערכת ההפרדה.