ABD kömür külleri içindeki nadir bulunan toprak elementlerinin içeriği, Appalachian Dağları'ndan çıkan kömürün temiz enerji ve diğer yeni teknolojiler için kritik öneme sahip olmayan malzemeler için meşhur altın kaz olabileceğini göstermektedir.
2014 yılında, yırtılmış bir drenaj borusundan Kuzey Carolina'nın Dan Nehri'ne kömür külü dökülmesinin ardından, ülkenin yaşlanan tutma havuzları ve gelecekteki kömür külü atığıyla ne yapılacağı sorusu tartışmalı bir konu haline geldi.
Özellikle girişimci bir fikir, neodim, europium, terbiyum, disprosiyum, itriyum ve erbiyum gibi “kritik” olarak adlandırılan nadir toprak elementlerini yanmış kömürden çıkarmaktır. Enerji Bakanlığı, küresel olarak az bulunan bu metalleri temiz enerji ve diğer gelişen teknolojilerdeki kullanımlarında bir öncelik olarak tanımlamıştır. Fakat bu elementlerin ne kadarının ABD'deki farklı kömür külü kaynaklarında içerdiği tam olarak araştırılmamıştı.
Milyon başına parça
Duke Üniversitesi'nden araştırmacılar, nadir toprak elementlerinin içeriğini ABD'deki her büyük kömür kaynağını temsil eden kömür külü örneklerinde ölçtüler. Ayrıca, ortak bir endüstriyel teknik kullanarak bu elementlerin ne kadarının küllerden çıkarılabileceğine de baktılar.
Dergide çevrimiçi yayınlanan sonuçlar Çevre Bilim ve Teknoloji, Appalachian Dağları'ndan gelen kömürün en nadir toprak elementlerini içerdiğini gösterin. Bununla birlikte, eğer ekstraksiyon teknolojileri yeterince ucuzsa, diğer kaynaklarda da bulunabilecek pek çok nadir toprak elementi vardır.
“Enerji Bakanlığı, kömür atıkları için ekstraksiyon teknolojileri konusundaki araştırmalara 20 milyon dolar yatırım yapıyor ve kelimenin tam anlamıyla milyarlarca dolar değerinde nadir bulunan toprak elementleri var” dedi. ve çevre mühendisliği.
“Eğer bir program ileriye doğru ilerleyebilseydi, en fazla çıkarılabilir nadir toprak elementi olan kömür külü almak istiyorlardı ve çalışmamız seçenekleri araştırmaya başlayan ilk kapsamlı çalışma” dedi.
Araştırmacılar, en büyük üç kaynak da dahil olmak üzere ülkenin dört bir yanından elde edilen kömürü yakan, en çok Amerikan Midwest'te bulunan elektrik santrallerinden kömür külü örneklerini aldı: Appalachian Dağları, güney ve batı Illinois ve Wyoming ve Montana'daki Powder River Havzası. Nadir toprak elementlerinin içeriği daha sonra endüstriyel yöntemlerden çok daha güçlü ve daha verimli olan fakat büyük ölçekte kullanamayacak kadar tehlikeli olan hidroflorik asit kullanılarak test edilmiştir.
Sonuçlar, Appalachian Mountain kömüründen toplanan külün, kilogram başına 591 miligramında (veya milyonda parça) en yüksek miktarda nadir toprak elementine sahip olduğunu gösterdi. Illinois ve Powder River Havzası'ndan alınan kül, sırasıyla 403 mg / kg ve 337 mg / kg içerir.
Kurtarma yöntemi gerekli
Araştırmacılar daha sonra, nadir toprak elementlerinin ne kadarının geri kazanılabileceğini görmek için nitrik asit içeren ortak bir endüstriyel ekstraksiyon tekniği kullandılar. Appalachian Dağları'ndan gelen kömür külü en düşük ekstraksiyon yüzdelerini görürken, Powder River Basin'deki kül en yüksek değeri gördü. Hsu-Kim, Appalachian Mountain kömür külü içindeki nadir toprak elementlerinin, nitrik asidin çok iyi çözülmediği camsı bir alüminyum silikat matriksi içinde kaplandığı için olabileceğini düşünüyor.
Hsu-Kim “Appalachian Dağları'ndan kömür külü almanın bir nedeni, yüksek nadir toprak elementi içeriği olacaktır, ancak nitrik asit dışında bir geri kazanım yöntemi kullanmak zorunda kalacaksınız” diyor. “Herhangi bir gelecekteki girişimin bir çıkarma programına başlaması için, geri kazanım yönteminin kullanılan kömürün spesifik kimyası için uyarlanması gerekecektir.”
Araştırmacılar ayrıca kömür külü, nitrik asitle çözmeden önce alkali bir maddeyle “kavurmayı” denedi. İşlem geri kazanım amacıyla optimize edilmemiş olsa da, testler ekstraksiyon veriminde belirgin bir iyileşme göstermiştir.
Hsu-Kim, “Kullandığımız reaktifler, endüstriyel ölçekte kullanılamayacak kadar pahalıdır, ancak benzer birçok kimyasal madde vardır” diyor. “Püf noktası seçeneklerimizi araştırmak ve maliyetleri düşürmek için teknolojiler geliştirmek olacak. Bu şekilde şu anda sadece elden çıkarma havuzlarında oturan bu engin kaynağa dokunabiliriz. ”
Ulusal Bilim Vakfı, Çevresel Araştırma ve Eğitim Vakfı ve Amerikan Kömür Külü Derneği bu çalışmayı finanse etti.
Kaynak: Duke Üniversitesi
İlgili Kitaplar
at InnerSelf Pazarı ve Amazon
