فلزات کمیاب زمین در این معادن استخراج می‌شوند / گزارش تصویری

از خاک تا پیشرفته‌ترین فناوری‌های روز دنیا

معادنی مانند این معدن در استان جیانگجی چین، منابع اصلی استخراج فلزات کمیابی مانند دیسپروسیوم، یتریوم، نئودیمیم و 14 عنصر فلزی دیگر هستند که در تولید محصولات متعددی از تلفن‌های همراه و رایانه‌ها گرفته تا تجهیزات پزشکی و موتور جت استفاده می‌شوند. این عناصر نقشی کلیدی را در تولید لایه‌های نازک صفحات فوتوولتائیک و توربین‌های بادی که بخشی از آینده انرژی پاک را شکل خواهند داد، بازی می‌کنند. بهمن‌ماه سال گذشته کشورهای عضو اتحادیه اروپا، آمریکا و ژاپن شکایتی را علیه چین و سیاست جدید این کشور در محدود کردن صادرات این فلزات که به افزایش قیمت غیرقابل‌کنترل قطعات الکترونیک و تجهیزات دیگر منجر خواهد شد، تنظیم کردند. سازمان تجارت جهانی چین را محکوم کرده اما باید جایگزین‌هایی برای این عناصر کمیاب پیدا شوند.

کمیاب نه! باارزش و هزینه‌بر

17 عنصر فلزی که در جدول تناوبی به عنوان عناصر کمیاب خاکی می‌شناسیم، در حقیقت کمیاب نیستند. مقدار بسیاراندکی از آنها در حجم قابل‌توجهی از خاک پراکنده شده و همان‌طور که در این تصویر از بندری در استان جیانگسوی چین می‌بینید، استخراج آنها کاری هزینه‌بر است و مشکلات زیست‌محیطی متعددی ایجاد می‌کند.

بازار داغ و رقابتی

به گزارش وزارت انرژی آمریکا، چالش‌هایی که جهان برای به دست آوردن حداقل 5 فلز کمیاب در سال‌های آینده با آنها روبرو است، می‌تواند روند گسترش انرژی‌های پاک را حداقل طی 5 سال آینده کندتر از پیش کند. در این تصویر کارگری را در یکی از کارگاه‌های ذوب مغولستان داخلی می‌بینید که لانتانوم مذاب، یکی از عناصر کمیاب فلزی را که در تولید عدسی دوربین‌ها و دیگر انواع قطعات شیشه‌ای به کار گرفته می‌شود، در قالب می‌ریزد.

باارزش و نتیجه‌بخش در ابعاد کوچک

فلزات کمیاب زمانی که با عناصر مغناطیسی مانند آهن ترکیب شوند، می‌توانند آهنرباهای دائمی فوق‌قوی تولید کنند که حرکت دادن آنها تقریبا غیرممکن است. قدرت این آهنرباهای کوچک باعث مینیاتوری شدن قطعات الکترونیک و کاهش وزن خودروهای الکتریکی شده است. در این تصویر نمایشگاهی از این عناصر را می‌بینید که توسط شرکتBaotou Steel Rare-Earth Hi-Tech در مغولستان داخلی که بزرگ‌ترین تولیدکننده این عناصر در چین به‌شمار می‌رود، ترتیب داده شده است.

تلاش برای رهایی از انحصار

یک کارگر محل استخراج فلزات کمیاب را با آب می‌پوشاند. محققان بسیاری تلاش می‌کنند با استفاده از نانوفناوری و فناوری‌های تازه دیگر نیاز به فلزات کمیاب در تولید آهن‌رباهای قوی را به حداقل برسانند یا از بین ببرند. یکی از این راه‌ها می‌تواند تولید ترکیبات فلزی باشد که می‌توانند رفتاری مشابه نمونه‌های کشف شده در شهاب‌سنگ‌ها داشته باشند.

خاصیت مغناطیسی

فلزات کمیاب به این دلیل که می‌توانند آرایش بلوری خود را به یک سمت تغییر دهند، آهنرباهایی بسیارقوی را – مانند آنچه در این تصویر می‌بینید - تولید می‌کنند. اما فلزاتی مانند آهن چنین خاصیتی را ندارند و به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست خواهند داد.

هزینه بالای زیست‌محیطی

فقدان سازمان‌دهی و نظارت بر استخراج فلزات کمیاب در چین به آسیب‌های زیست‌محیطی متعددی منجر شده است. دولت این کشور می‌گوید یکی از دلایل محدودکردن صادرات این فلزات توسط چین حفاظت از محیط‌زیست است. در این تصویر کشاورزانی را می‌بینید که نزدیک این معادن زندگی و کار می‌کنند و نگران تندرستی خود و خانواده‌شان هستند. آنها می‌گویند پسماند‌های سمی استخراج معادن بدن آنها و تمام محیط اطرافشان را مسموم کرده است.

پیش به سوی جایگزین‌ها

در این تصویر کارگری را در یکی از تأسیسات استخراج فلزات کمیاب در مغولستان داخلی می‌بینید. محققان تلاش می‌کنند به کمک نانوفناوری آهن‌ربایی تولید کنند که دو برابر قوی‌تر از قوی‌ترین آهن‌رباهای تولیدشده از عناصر کمیاب‌ زمین بوده و تا 30 تا 40درصد کمتر از آنها از این عناصر تشکیل شده باشد. کشش میان اتم‌ها در فاصله‌ای کمتر از 20 نانومتر بسیارقوی است.

معدن در کنار کشتزار

یک روستایی درست در کنار زمین‌های کشاورزی در یک معدن عناصر کمیاب کار می‌کند. یکی دیگر از راه‌های کاهش استفاده از این عناصر، جایگزینی آنها با فلزاتی مانند سریوم است که در طبیعت فراوان هستند. مشکل اینجاست که این عنصر فلزی کمیاب پایدار نیست!

باز هم نزدیک‌تر

این کارگر دارد نمونه‌هایی از روبیدیم، آهن و بور را نشان می‌دهد. چین تا پیش از این تقریبا تمامی حجم فلزات کمیاب استخراج شده را صادر می‌کرد اما نیاز داخلی روزافزون صنعت این کشور باعث شده از همین حالا به فکر کاهش صادرات این فلزات باشد.

رقبای اندک

ژاپن و چین بزرگ‌ترین تولیدکنندگان آهنربای دائمی تشکیل شده از فلزات کمیاب هستند. تا سال 2003 /1382شرکت هندی اکسل نزدیک به 80درصد آهنربای ساخته شده از فلزات کمیاب را برای استفاده در بمب‌های هوشمند هدایت‌شونده با لیزر ایالات متحده در این کشور تولید می‌کرد اما از آن سال به بعد کارگاه‌های اکسل به چین منتقل شده‌اند.

چالش پیدا کردن جایگزین

تولید آهنربای دائمی از ترکیبی یافت‌شده در شهاب‌سنگ‌ها یکی از شیوه‌های کاهش نیاز به فلزات کمیاب است اما چندین میلیارد سال طول می‌کشد تا لایه آهنی که توسط لایه‌ای از نیکل پوشیده‌ شده از آهن پوشانده‌شده شکل بگیرد. محققان تلاش می‌کنند این فرایند را تسریع کنند.

اولین نشانه‌های موفقیت

استخراج منابع عناصر کمیاب به یک صنعت عظیم در چین تبدیل شده اما آسیب‌های زیست‌محیطی متعددی به دنبال داشته است. به همین دلیل ایالات متحده استخراج معادن عناصر کمیاب این کشور را از حدود سال 1980 / 1359 متوقف کرده و امیدوار است در سال جاری با استفاده از روش تولید اکسید فلز بخشی از این معادن را بازگشایی کند.

افق تغییر

طی سال‌های گذشته دولت چین تلاش کرده با نظارت بر عملکرد این معادن و بستن شرکت‌هایی که به شکل غیرقانونی مشغول به استخراج عناصر کمیاب بودند، روند تخریب محیط‌زیست را کندتر کند. یکی از شیوه‌های دیگر دولتمردان کاهش صادرات بوده که اعتراض کشورهای دیگر را به دنبال داشته است.

منبع: نشنال جئوگرافیک ترجمه: محبوبه عمیدی

 53273