В мусоре найдены "сокровища" Земли: запас редкоземельных элементов оценивается в 100 млрд

В 2024 году геологи подсчитали, что зола, образующаяся при сжигании угля на электростанциях, работающих на ископаемом топливе, может содержать редкоземельные элементы стоимостью до 165 миллиардов долларов США. Причем, материалы на сумму до 97 миллиардов долларов могут быть реально извлечены, пишет Science Alert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По мнению команды геологов из Техасского университета в Остине, работа по извлечению этих элементов может обеспечить США собственным источником этих критически важных элементов. Такое количество элементов может обеспечить США собственным источником критически важных элементов, избавив от необходимости тяжелой добычи или зависимости от импорта.

По словам геолога Бриджит Скэнлон из Школы геологических наук имени Джексона, открытие наглядно демонстрирует принцип "из мусора в сокровища". По сути, ученые пытаются замкнуть цикл: использовать отходы и извлекать из них ресурсы, одновременно снижая воздействие на окружающую среду.

Редкоземельные элементы — группа из 17 элементов, включающая 15 лантаноидов периодической таблицы, а также иттрий и скандий. В США эти элементы классифицируются как критически важные минералы и имеют решающее значение для сотен отраслей промышленности и технологий.

Сокровища в мусоре

У США не так много собственных запасов редкоземельных элементов. Вместо этого страна почти полностью зависит от импорта, около 70% из них поступает из Китая. В то же время недавние исследования показывают, что существует неиспользованное месторождение редкоземельных элементов, скрытое на виду: 52 миллиарда тонн угольных зольных отходов, произведенных американскими электростанциями с 1950-х годов.

Уголь — древнее окаменелое растительное вещество — не является чистым, а впитывает следовые количества других материалов, образуясь и затвердевая в течение веков. Увы, эти следовые количества настолько малы, что не оправдывают усилий по их извлечению.

Однако во время сжигания угля происходит нечто любопытное: горючие компоненты угля, такие как углерод, водород и сера, сгорают в виде газов, оставляя негорючие компоненты. К ним относятся глинистые минералы, кварц и редкоземельные элементы.

Поскольку большая часть массы угля превращается в дым, концентрация редкоземельных элементов в оставшейся стекловидной золе в 4–10 раз выше, чем в несгоревшем угле. Эти концентрации значительно ниже, чем в промышленных рудах. Однако переработка угольной золы не требует дополнительных затрат на добычу, что весьма перспективно.

Каковы запасы редкоземельных элементов в золе?

В новом исследовании под руководством Скэнлона и геолога Роберта Риди ученые собрали данные, собранные за десятилетия, о составе золы, эффективности извлечения и местах хранения отходов по всей территории США.

По оценкам, в период с 1985 по 2021 год в доступных угольных зольных отложениях может находиться 11 миллионов тонн редкоземельных элементов. Для сравнения, это почти в восемь раз превышает текущие запасы США. В теории общая ценность этих элементов составляет около 56 миллиардов долларов. В зависимости от месторождения, доступно от 30% до 70% этой угольной золы, что снижает общую ценность доступной золы до 14 миллиардов долларов.

Исследователи определили, что стоимость лантаноидов, которые можно извлечь из этой доступной угольной золы, составляет до 8,4 миллиарда долларов. Однако добавление иттрия и скандия, по словам ученых, резко увеличивает финальную цифру до 165 миллиардов долларов, из которых 97 миллиардов долларов являются извлекаемыми.

Отметим, что эти данные в основном теоретические, а методы извлечения все еще изучаются учеными. Однако перспективы настолько велики, что ученые и правительство США серьезно относятся к этим возможностям.