價(jià)值近1000億美元的稀土元素可能埋藏于美國(guó)

廢棄化石燃料的廢棄物可能蘊(yùn)藏著價(jià)值數(shù)十億美元的稀土元素寶庫(kù)。

在2024年的一篇論文中，地質(zhì)學(xué)家計(jì)算出，化石燃料電廠燃燒的煤炭廢灰可能含有高達(dá)1650億美元的稀土元素——而且可行開(kāi)采的資金可能高達(dá)970億美元。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的地球科學(xué)家團(tuán)隊(duì)表示，通過(guò)回收這些元素，美國(guó)可以為美國(guó)提供自主的這些關(guān)鍵元素來(lái)源，而無(wú)需繁重地開(kāi)采或依賴進(jìn)口，而進(jìn)口目前供應(yīng)了美國(guó)大部分稀土材料。

“這真是'垃圾變寶'的口號(hào)?！?a>地質(zhì)學(xué)家布里奇特·斯坎倫說(shuō)杰克遜地球科學(xué)學(xué)院的成員?！拔覀兓旧鲜窃谂﹃P(guān)閉循環(huán)，利用廢棄物并回收廢棄物中的資源，同時(shí)減少環(huán)境影響。”

相關(guān)：來(lái)自我們世界之外的奇異金屬，在一個(gè)古老的寶藏中被發(fā)現(xiàn)

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(lèi)為”關(guān)鍵礦物在美國(guó)，他們對(duì)此至關(guān)重要數(shù)百個(gè)行業(yè)和技術(shù)包括電池、風(fēng)力渦輪機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)和智能手機(jī)。

美國(guó)方面方面沒(méi)有太多限制區(qū)儲(chǔ)量獨(dú)樹(shù)一幟。相反，它幾乎完全依賴進(jìn)口，其中大多數(shù)——約70%——來(lái)自中國(guó).

然而最新研究表明可能隱藏著一處未開(kāi)發(fā)的可再生元素礦藏：自20世紀(jì)50年代以來(lái)，美國(guó)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(huì)吸收微量其他物質(zhì)它在漫長(zhǎng)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(huì)超過(guò)煤炭作為化石燃料的價(jià)值。

但當(dāng)煤炭被燃燒時(shí)，會(huì)發(fā)生一些有趣的事情。煤炭中的可燃部分，如碳、氫和硫，會(huì)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(shuō)明的是，這些濃度遠(yuǎn)低于商業(yè)礦石。然而，精煉煤灰不需要更多的開(kāi)采——它利用已經(jīng)開(kāi)采的礦石——因此這是一項(xiàng)值得的努力。

該團(tuán)隊(duì)由斯坎倫和地質(zhì)學(xué)家羅伯特·里迪共同領(lǐng)導(dǎo)，匯集了數(shù)十年來(lái)關(guān)于灰分成分、提取效率和廢物儲(chǔ)存地點(diǎn)的數(shù)據(jù)。他們估計(jì)，1985年至2021年間，可能有1100萬(wàn)噸可訪問(wèn)的煤灰礦藏——幾乎是當(dāng)前美國(guó)儲(chǔ)量的八倍。

美國(guó)所有煤灰中15個(gè)鑭系元素的理論總價(jià)值約為560億美元。根據(jù)不同場(chǎng)地，30%到70%的煤灰可被開(kāi)采，使可采煤灰的總價(jià)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(jià)值高達(dá)84億美元。

然而，加入釔和钅后，這些數(shù)字的總價(jià)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(gè)足夠珍貴的寶藏，科學(xué)家和美國(guó)政府都擁有他們認(rèn)真對(duì)待這些可能性.

“除了通過(guò)開(kāi)發(fā)可再生能源資源提升美國(guó)能源安全外，生產(chǎn)這些可再生能源的經(jīng)濟(jì)價(jià)值還可能幫助抵消環(huán)境脆弱地區(qū)未襯里灰渣填埋場(chǎng)或池塘修復(fù)的成本?！?a>研究人員總結(jié)道.

“應(yīng)在全球擁有煤灰的國(guó)家評(píng)估來(lái)自煤灰的REE資源開(kāi)發(fā)潛力?！?/p>

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還有許多其他可能來(lái)源稀土元素的方法，但其中許多也可能帶來(lái)提取困難。

近年來(lái)，科學(xué)家們提出火山可能是寶貴礦物的肥沃來(lái)源。

澳大利亞國(guó)立大學(xué)地質(zhì)學(xué)家邁克爾·阿嫩堡（Michael Anenburg）說(shuō)：“已滅絕的富鐵火山常被開(kāi)采鐵礦石在《對(duì)話》中解釋.

“我們的結(jié)果表明，這些地點(diǎn)現(xiàn)有的礦井有可能被改造以生產(chǎn)稀土?！?/p>

另一個(gè)來(lái)源是植物。在本月剛發(fā)表的研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了蕨類(lèi)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(chǔ)存稀土元素，自然地從地下提取資源。

中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)家何柳清及其同事指出：“稀土元素是清潔能源和高新技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵金屬，但其供應(yīng)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(yīng)潛力，但仍未被充分探索?！?/p>

科學(xué)家們?cè)谔剿鬟@些機(jī)會(huì)時(shí)，毫無(wú)疑問(wèn)，世界如何選擇開(kāi)采這些寶貴元素，關(guān)系重大。

煤灰研究于2024年11月發(fā)表在《國(guó)際煤炭科學(xué)與技術(shù)雜志》.

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