Сензорните екрани на мобилни телефони, флуоресцентни лампи, компоненти на електрически автомобили и много от технологичните устройства, които използваме, изискват химични елементи със специално име, за да функционират правилно: редкоземни елементи. Въпреки че името им може да го подсказва, тези елементи не са толкова редки, колкото изглеждат, но тяхното значение нараства в днешния технологичен пейзаж. Много хора се чудят,Кои са редките земи?
В тази статия ще проучим какво представляват редкоземните елементи, защо са от решаващо значение за съвременните технологии, откъде идват и как тяхната експлоатация има глобални икономически и екологични последици.
¿Кои са редките земи?
Редкоземните елементи са набор от 17 химични елемента които въпреки името си не са особено редки в земната кора. Тези елементи включват лантан (La), церий (Ce), празеодим (Pr), неодим (Nd), прометий (Pm), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd), тербий (Tb), диспрозий ( Dy), холмий (Ho), ербий (Er), тулий (Tm), итербий (Yb), лутеций (Lu), скандий (Sc) и итрий (Y).
През цялата история на химията оксидите са били известни като „земи“, откъдето идва и името. Въпреки че някои от тези елементи са по-разпространени днес, отколкото подсказва името им, тяхната специфична употреба в съвременните технологии ги прави изключително ценни компоненти. Например, церият е почти толкова изобилен, колкото медта.
Известно е, че тези елементи споделят уникални свойства като висока електропроводимост, магнитни и луминисцентни свойства, което ги прави незаменими за много напреднали технологични приложения.
Какво прави редкоземните елементи важни?
Използването на редкоземни метали започна значително да се увеличава през 1950-те и 1960-те години на миналия век, особено във военната индустрия. През последните 15 години обаче търсенето му нарасна експоненциално поради съществената му роля в производството на съвременни технологии, които използваме ежедневно.
Например, редкоземни магнити, като неодим, се използват в двигатели на електрически превозни средства и вятърни турбини. Тези магнити са изключително мощни, което позволява производството на по-компактни и ефективни двигатели. Към това се добавя, че елементи като лантан и неодим са от съществено значение за батерия които задвижват електрически и хибридни превозни средства.
на възобновяеми енергии Те също разчитат в голяма степен на редкоземни елементи. Вятърните турбини например използват тези елементи за подобряване на енергийната си ефективност. Освен това елементи като европий и тербий се използват в LED и LCD екрани за подобряване на качеството на изображението и цвета.
Въпреки че някои елементи, като церий, не са особено оскъдни, трудност при извличане и рафиниране и ниската концентрация на други елементи в земната кора правят производството му скъпо и сложно. Този процес може да бъде вреден за околната среда и се контролира от малко държави, което прави редкоземните елементи стратегически и критичен ресурс за световната икономика.
Откъде се получават редкоземни елементи?
В исторически план страни като Съединените щати и Австралия са били основните производители на редкоземни елементи. Въпреки това, от 1990 г. Китай на практика доминира световното производство, контролирайки 97% от пазара през 2011 г.
Тази геополитическа концентрация предизвика безпокойство в световен мащаб, тъй като прекъсването на доставките от Китай може сериозно да засегне производството на електрически превозни средства, електронни устройства, отбранителни технологии, сред много други индустрии, зависими от тези елементи.
През последните години се появиха усилия за намаляване на зависимостта от Китай. Страни като Австралия, Гренландия и Бразилия засилиха усилията си за проучване на нови находища. Освен това Европейският съюз инвестира в геоложки проучвания, за да идентифицира нови източници на своя територия, като например неотдавнашното откриване на залежи в Швеция, което може да облекчи натиска върху пазара.
Въздействие върху околната среда на добива на редки земни елементи
Едно от най-големите предизвикателства при производството на редкоземни метали е голямото им въздействие върху околната среда. Процесът на извличане и рафиниране на тези елементи е много замърсяващ. Техниките, използвани за извличане на редкоземни елементи, генерират големи количества токсични отпадъци, които могат да замърсят водата, въздуха и почвата.
Освен това по време на добива и преработката е обичайно да се откриват други радиоактивни елементи, като торий, които влошават въздействието върху околната среда. Това е въпрос, който буди нарастваща загриженост, особено в Китай, където се извършва по-голямата част от тази дейност.
За да се справят с тези проблеми, компаниите и индустриите търсят начини подобряване на процесите на извличане и ги направи по-устойчиви. По същия начин инвестициите в технологии за рециклиране се увеличават, за да се намали необходимостта винаги да се извличат нови редкоземни елементи.
Кръгова икономика и рециклиране на редкоземни елементи
Един от начините за смекчаване на въздействието върху околната среда и намаляване на зависимостта от Китай е прилагането на a кръгова икономика където редкоземните елементи могат да бъдат възстановени, повторно използвани и рециклирани.
В момента само малка част, по-малко от 1%, от редкоземните елементи в обращение се рециклират. Потенциалът обаче е значителен и компании като Tesla са започнали да проучват възможности за намаляване на количеството редкоземни елементи, необходими в техните електрически двигатели.
Възприемането на кръговата икономика в индустрията за редкоземни елементи може не само да намали търсенето на добив, но и да доведе до по-ефективни и устойчиви технологични иновации. Рециклирането на тези елементи е от ключово значение за гарантиране на стабилни и сигурни доставки в бъдеще.
Тъй като търсенето на редкоземни метали продължава да расте, търсенето на по-устойчиви методи за добив и разработването на по-ефективни технологии за рециклиране ще бъде от решаващо значение за справяне с предизвикателствата, породени от използването на тези ценни елементи.