Nadir Toprak Elementleri Nasıl Oluşur? Bilim İnsanları Bunu Bulmak için Sentetik Kayaçlar Yaratıyorlar
Fotoğraf: Ekip tarafından üretilen nadir toprak yapay kayaçlarından bazıları. -Dublin’deki Trinity College’daki iCRAG Laboratuvarında çekilen fotoğraf.-
Dublin’deki Trinity College’daki araştırmacılar, sentetik kayaçlar oluşturarak ve değişen çevresel koşullara tepkilerini test ederek, giderek daha değerli hale gelen nadir toprak elementlerinin oluşumuna yeni bir ışık tuttu. Nadir toprak elementleri (NTE), akıllı telefonlar gibi elektronik cihazlarda ve yeşil enerji teknolojilerinde kullanılmaktadır.
Global Challenges dergisinde yeni yayınlanan bulgular, elektronik atıklardan nadir toprak elementlerinin geri dönüşümü, gelişmiş işlevsel özelliklere sahip malzemelerin tasarlanması ve hatta dünya çapında gizlenmiş yeni Nadir toprak elementleri yataklarının bulunması için çıkarımlara sahiptir.
Trinity’de Nanomineraloji alanında Doçent ve bir iCRAG (Uygulamalı Yerbilimlerdeki SFI Araştırma Merkezi) araştırmacısı olan Dr. Juan Diego Rodriguez-Blanco, çalışmanın baş araştırmacısıdır.
Dr. Rodriguez-Blanco, “küresel iklim değişikliğinin ardından hem küresel nüfus hem de karbon emisyonlarına karşı mücadele arttıkça, nadir toprak elementlerine olan talep aynı anda artıyor, bu nedenle bu araştırma çok önemli. NTE oluşumu anlayışımızı geliştirerek, daha sürdürülebilir bir geleceğe giden yolu açmayı umuyoruz.” dedi ve devam etti:
“NTE yataklarının oluşumu yer bilimlerindeki en karmaşık sorunlardan biridir, ancak yaklaşımımız, nadir toprak elementleri içeren kayaların oluşum mekanizmalarına yeni bir ışık tutuyor. Bu bilgi, enerji geçişi için kritik öneme sahiptir, çünkü nadir toprak elementleri yenilenebilir enerji ekonomisinde kilit üretim bileşenleridir.”
Pek çok ülke şu anda çıkarılabilir konsantrasyonları olan daha fazla NTE yatağı aramaktadır, ancak ekstraksiyon işlemleri genellikle zorlu ve ayırma yöntemleri pahalı ve çevresel olarak agresiftir.
Nadir toprak elementlerinin ana kaynaklarından biri NTE-karbonat yataklarıdır. Bilinen en büyük yatak, küresel NTE’lerin ihtiyacının %60’ından fazlasını sağlayan Çin’deki Bayan Obo’dur.
Araştırmacılar Ne Keşfetti?
Çalışmalar, NTE içeren sıvıların yaygın kireçtaşının yerini aldığını ortaya koymuştur ve bu, ortam sıcaklığında bile karmaşık reaksiyonlarla gerçekleşir. Bu reaksiyonların bazıları son derece hızlıdır ve bir fincan kahvenin demlenmesiyle aynı sürede gerçekleşir.
Bu bilgi, ekibin ekstraksiyon yöntemlerini geliştirmeye ve NTE’leri sıvılardan ayırmaya yardımcı olacak, endüstriyel ayırma işlemlerinde de yer alan temel mineral reaksiyonlarını daha iyi anlamasını sağlar.
Ekibin araştırması, NTE-karbonat tortu oluşumunun karmaşık süreçlerini anlamayı amaçlamaktadır. Ancak doğal örnekleri incelemek yerine, kendi minerallerini ve nadir toprak karbonat kayaçlarını sentezlerler (NTE’lerin karbonatit kayaçlarından çıkarılabildiği kilit mineral olan Bastnazite benzer). Daha sonra NTE mineralizasyonlarının nasıl oluştuğunu öğrenmek için doğal reaksiyonları taklit ederler.
Bu aynı zamanda ana çevresel faktörlerdeki değişikliklerin oluşumlarını nasıl teşvik ettiğini değerlendirmelerine de olanak sağlar. Bu, yalnızca Çin’de değil, Brezilya, Avustralya, ABD, Hindistan, Vietnam, Güney Afrika ve Grönland gibi dünyanın diğer bölgelerinde de bulunan fakat kullanılmamış karbonatit kaynakları üzerindeki mineralizasyonların kökenini anlamamıza yardımcı olabilir.
Trinity Doğa Bilimleri Okulu’nda Jeokimya adayı ve bu çalışmanın baş yazarı Adrienn Maria Szucs, “Nadir toprak elementleri teknolojiyle dolu ve sürdürülebilir bir gelecekte kritik bir rol oynadığından, NTE’lerin jeokimyasal döngüdeki ve temel kimyasal reaksiyonlardaki davranışını anlamak gerekir” diye açıklıyor.
Kaynak: phys.org
