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(shù)十億美元的稀土元素寶庫。

在2024年的一篇論文中，地質(zhì)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?！?a>地質(zhì)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(huán)，利用廢棄物并回收廢棄物中的資源，同時減少環(huán)境影響?！?/p>

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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(shù)百個行業(yè)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(qū)儲量獨樹一幟。相反，它幾乎完全依賴進口，其中大多數(shù)——約70%——來自中國.

然而最新研究表明可能隱藏著一處未開發(fā)的可再生元素礦藏：自20世紀50年代以來，美國發(fā)電廠產(chǎn)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(zhì)——并不純凈，但會吸收微量其他物質(zhì)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(fā)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(zhì)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(yè)礦石。然而，精煉煤灰不需要更多的開采——它利用已經(jīng)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(zhì)學家羅伯特·里迪共同領導，匯集了數(shù)十年來關于灰分成分、提取效率和廢物儲存地點的數(shù)據(jù)。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(jù)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(shù)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(diào)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(fā)可再生能源資源提升美國能源安全外，生產(chǎn)這些可再生能源的經(jīng)濟價值還可能幫助抵消環(huán)境脆弱地區(qū)未襯里灰渣填埋場或池塘修復的成本?！?a>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(fā)潛力?！?/p>

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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(zhì)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(xiàn)有的礦井有可能被改造以生產(chǎn)稀土?！?/p>

另一個來源是植物。在本月剛發(fā)表的研究中，科學家們發(fā)現(xiàn)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(huán)境和地緣政治挑戰(zhàn)在他們的論文中有所解釋.

“植物礦業(yè)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(xù)的REE供應潛力，但仍未被充分探索?！?/p>

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(fā)表在《國際煤炭科學與技術雜志》.

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