稀土元素的潜力与环保:美国如何依赖煤灰提取资源

图片源于:https://www.austinchronicle.com/news/2025-01-03/ut-researchers-find-key-ingredient-for-phones-and-other-tech-in-coal-ash/

稀土元素存在于电动车电池、手机摄像头镜头以及计算机硬盘中。

它们帮助提炼石油并生产钢铁。

它们是可再生能源和国防技术的重要构建块。

尽管稀土元素在地壳中丰富,但这17种元素并不“稀有”。

然而,它们通常以低浓度存在,提取成本高昂,且对环境造成影响。

如今,美国几乎完全依赖中国供应稀土元素,这使得美国在地缘政治上处于不利地位。

“我们需要自己开发一些这些资源,”德克萨斯大学地球科学教授布里奇特·斯坎伦博士说道。

斯坎伦是近期一份可能有助于这一目标的报告的多位研究作者之一。

这份于9月发布的调查显示,美国国内的煤灰储量中可以提取出1100万吨的稀土元素,这比目前预计的美国储量140万吨大幅提高。

自上世纪50年代以来,美国已生产出520亿吨煤(1亿吨即为10亿公吨)。

大量的煤灰副产品现在存放在垃圾填埋场和池塘中,可能会向水源释放污染物。

收集这些煤灰以提取这些需求极高的元素,能够减轻供应问题,同时也有助于环境保护,并产生收入以覆盖提取过程的费用。

然而,并非所有煤灰的品质相同。

来自某些地质区域的煤燃烧产生的灰烬含有更高浓度的稀土元素,识别这些水平是提取的第一步。

“重要的不仅是考虑浓度,还需要考虑从灰烬中提取它们的难易程度,”斯坎伦表示。

来自阿拉巴马州至纽约州的一条区域带的煤灰大约含有430ppm的稀土元素,但其中只有30%可以被提取。

另一方面,来自蒙大拿州和怀俄明州某些地区的煤灰含量较少,约为280ppm,但70%可以提取。

这些数据提供了一个良好的开端,但斯坎伦表示,仍需进一步评估提取过程的经济可行性。

这时,ElementUSA,一家废弃物再利用的关键矿产生产初创公司,便应运而生。

“我们的目标是开发一种技术和经济上都可行的分离技术,”公司的首席战略官克里斯·杨说道。

ElementUSA主要专注于利用废弃材料(如煤灰)进行生产。

随着持有废物的经济、社会和环境成本上升,对回收利用的兴趣也在增长。

“十年前,甚至五年前,回收利用废弃物的概念并不常见。”杨说道。

“如今,这个话题被更加频繁地提及。”

杨表示,公司计划在2025年第一季度迁往塞达公园,并与德克萨斯大学的杰克逊地球科学学院建立新的合作伙伴关系。

这将使双方能够共享设备、交流测试技术并扩展研究能力。

斯坎伦表示,跨领域与行业的合作能够激发新思路:“你不会被传统思想束缚。”

展望未来,斯坎伦表示,稀土元素的提取潜力还存在于其他回收材料中,如活性炭、道路材料甚至屋顶瓷砖,这些都需要研究人员、政府和私人企业的共同努力。

“我们只需要做好基础工作,”她说。