Βρέθηκαν νέα στοιχεία σπάνιας γης στις εκβολές του Αμαζονίου;
Στις μέρες μας, η βιομηχανία είναι όλο και πιο απαιτητική για πολλά μέταλλα. Μεταξύ αυτών των πολλών μετάλλων είναι στοιχεία σπάνιων γαιών και ορισμένα από αυτά τα στοιχεία (π.χ. νεοδύμιο, Nd) χρησιμοποιούνται ιδιαίτερα για την παραγωγή ισχυρών μόνιμων μαγνητών που χρησιμοποιούνται σε ανεμογεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες κ.λπ. (Εικόνα 1).
Άλλα, όπως το ευρώπιο, χρησιμοποιούνται ως φωτοφόρα. Αυτά τα στοιχεία σπανίων γαιών αποτελούν, επομένως, μέρος των υλικών που θεωρούνται στρατηγικά για την οικονομία.
Αλλά τι ακριβώς είναι;
Τα μέταλλα σπάνιων γαιών είναι, με την αυστηρή έννοια, οι 14 λανθανίδες, στοιχεία του περιοδικού πίνακα (Εικόνα 2) των οποίων οι ατομικοί αριθμοί είναι από 57 έως 71. Το ύττριο, ατομικός αριθμός 39, προστίθεται συχνά εκεί επειδή έχει παρόμοιες χημικές ιδιότητες σε αυτά. Τα άτομά τους έχουν μια εξωτερική ηλεκτρονική διαμόρφωση που περιλαμβάνει 14 τροχιακά στο στρώμα 4f στην προέλευση αυτής της οικογένειας των 14 λανθανιδών. Οι ιδιαίτερες ηλεκτρομαγνητικές τους ιδιότητες προέρχονται από το γεγονός ότι τα τροχιακά 4f δεν καλύπτουν σωστά το πεδίο του πυρήνα. Τα στοιχεία σπανίων γαιών έχουν παρόμοιες χημικές ιδιότητες λόγω των τριών ηλεκτρονίων σθένους τους.
Σε αντίθεση με ό,τι υποδηλώνει το όνομά τους (σπάνια γη), δεν είναι τόσο σπάνια. Ωστόσο, είναι στρατηγικά υλικά για την παγκόσμια οικονομία (δηλαδή κρίσιμα μέταλλα, Εικόνα 3).
Είναι σημαντικό να γίνει διάκριση μεταξύ ελαφρών στοιχείων σπάνιων γαιών (LREE) και βαρέων στοιχείων σπάνιων γαιών (HREE). μπορούμε να ορίσουμε αυτές τις δύο ομάδες ως εξής:
- LREE:La, Ce, Pr, Nd, Sm;
- HREE:Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu (συν Υ).
Δεν υπάρχει κανένα πρωτογενές κοίτασμα σπάνιων γαιών, αλλά τα κοιτάσματα ορυκτών μπορεί να περιέχουν πολλά στοιχεία σπάνιων γαιών, κυρίως είτε ελαφριά στοιχεία σπανίων γαιών είτε βαριά στοιχεία σπάνιων γαιών. Ωστόσο, οι καταθέσεις πλούσιες σε HREE είναι πολύ πιο σπάνιες από τις καταθέσεις πλούσιες σε LREE. Προς το παρόν, τα κύρια εκμεταλλευόμενα κοιτάσματα HREE βρίσκονται στη νότια Κίνα, γεγονός που οδηγεί σε κατάσταση μονοπωλίου (το 2010, αντίστοιχα, το 99% και το 87% της προσφοράς HREE και LREE προέρχονταν από την Κίνα) και δημιουργεί κινδύνους για την προμήθεια , οι οποίες επιδεινώνονται από τις κινεζικές εξαγωγικές ποσοστώσεις που προέκυψαν το 2011.
Επιπλέον, σε έναν κόσμο 100% ηλεκτρικών οχημάτων, η ζήτηση εμπορευμάτων θα αυξηθεί κατά ~655% (Εικόνα 4, πηγή UBS).
Σε αυτό το πλαίσιο, αρκετοί ερευνητές σε όλο τον κόσμο εργάζονται για την ανακάλυψη νέων πιθανών πόρων. Οι Pourret και Tuduri (2017) πρότειναν πρόσφατα να εξερευνήσουν τις υφαλοκρηπίδες, ειδικά στο μέτωπο του Ατλαντικού Ωκεανού στις εκβολές του Αμαζονίου (Εικόνα 5).
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Οι υφαλοκρηπίδες ως πιθανή πηγή στοιχείων σπάνιων γαιών, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Scientific Reports . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Olivier Pourret από το UniLaSalle και τον Johann Tuduri από το BRGM.
Αναφορά:
- Pourret, O. and Tuduri, J. (2017) Οι υφαλοκρηπίδες ως πιθανή πηγή στοιχείων σπάνιων γαιών. Scientific Reports 7, 5857.
