Новое исследование, которое провели ученые Техасского университета в Остине, показало, что залежи угольной золы в Соединенных Штатах содержат много редкоземельных элементов. Это открытие может значительно укрепить внутренние запасы США, минимизируя необходимость в новых шахтах.
«Это настоящий пример “сокровища в мусоре”, — отмечает профессор Бриджит Сканлон, соавтор исследования. — Мы пытаемся замкнуть цикл, превращая отходы в ресурсы и одновременно снижая негативное воздействие на экологию».
Редкоземельные элементы (РЗЭ), например, неодим, диспрозий и тербий, необходимы для технологий, используемых в возобновляемой энергетике и современной электронике. Они играют ключевую роль в солнечных панелях, батареях, магнитах и других устройствах.
На данный момент США почти полностью зависят от импорта РЗЭ: около 75% поставок поступает из Китая. Разумеется, такая зависимость создает риски из-за сложности и нестабильности поставок. Однако ученые подсчитали, что объем редкоземельных элементов в угольной золе, накопленной в США, может достигать 11 миллионов тонн. Это почти в восемь раз больше текущих внутренних запасов страны. Оценочная стоимость этих ресурсов составляет около 8,4 миллиарда долларов.
Это исследование стало первой оценкой национальных ресурсов угольной золы. Ученые обнаружили, что для извлечения редкоземельных элементов потенциально доступно около 70% золы, произведенной с 1985 по 2021 год (1,873 миллиарда тонн).
Содержание и извлекаемость РЗЭ зависят от происхождения угля. Например, зола из угля Аппалачского бассейна содержит самые высокие концентрации РЗЭ — 431 миллиграмм на килограмм, но только 30% из них можно извлечь. В то же время зола из угля бассейна Пудр-Ривер имеет более низкое содержание РЗЭ (264 миллиграмма на килограмм), однако добыть можно до 70% элементов.
На сегодняшний день извлечение РЗЭ из угольной золы находится на стадии изучения. Однако интерес к этой технологии растет. «Существует огромный объем этих отходов по всей стране», — говорит Дэвин Багдонас, соавтор работы. Он участвует в пилотном проекте Национальной лаборатории энергетических технологий, где разрабатывают методы извлечения РЗЭ из золы бассейна Пудр-Ривер.
Эта работа уже вызывает интерес у представителей промышленности. Например, компания Element U.S., занимающаяся переработкой минеральных отходов, намерена использовать новые данные для расширения деятельности и создания рабочих мест в этой области.
«Мы заложили фундамент для будущих более детализированных исследований», — отметила Сканлон. Она выразила надежду, что такие работы помогут создать рынок переработки угольной золы как ценного ресурса.
Ранее ученые нашли редкоземельные элементы в раковинах черноморских моллюсков.
