Badanie przeprowadzone w Trinity College w Dublinie ujawnia nową ścieżkę tworzenia bastnäzytu z fluocerytu, potencjalnie zwiększając efektywność ekstrakcji niezbędnych pierwiastków ziem rzadkich wykorzystywanych w zaawansowanych technologiach.
Naukowcy z Wydziału Nauk Przyrodniczych Trinity College w Dublinie odkryli nową metodę tworzenia bastnäzytu, niezbędnego minerału wykorzystywanego do ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich (REE). Ten przełom może potencjalnie doprowadzić do bardziej wydajnej ekstrakcji REE w przyszłości.
Badanie – opublikowane w czasopiśmie Nanoskala – odkrywa po raz pierwszy, jak fluoceryt, rzadki minerał, szybko tworzy się i przekształca w bastnäsyt. Występowanie i pochodzenie fluocerytu w złożach naturalnych nie zostały w pełni poznane, dlatego naukowcom zajmującym się ziemią bardzo trudno było zbadać ten minerał w naturalnych próbkach.
Teraz zespół Trinity odkrył nową drogę krystalizacji, w wyniku której powstają niezwykle drobne minerały o rozmiarach nanometrycznych. Niektóre z tych nieuchwytnych minerałów są niewiarygodnie małe, mają zaledwie kilka miliardowych części metra, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w naturalnych próbkach.
Konsekwencje ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich
Ich badania zasadniczo wykazały, że fluoceryt może działać jak „nasiono” sprzyjające szybkiemu tworzeniu się bastnäzytu.
Ta nowa wiedza nie tylko pogłębia wiedzę naukową, ale ma także implikacje praktyczne, potencjalnie prowadząc do bardziej wydajnych i opłacalnych metod wydobywania REE, które są niezbędne dla szerokiego zakresu technologii, od smartfonów po rozwiązania w zakresie energii odnawialnej. Mają także kluczowe znaczenie dla badaczy, którzy mieli trudności ze zrozumieniem skomplikowanych czynników i ścieżek zaangażowanych w powstawanie tych maleńkich, nanometrycznych minerałów.
Pierwszy autor badania, dr Luca Terribili z Trinity, powiedział: „Naukowcy zajmujący się naukami o Ziemi pracujący z próbkami naturalnymi odkryli, że niezwykle trudnym zadaniem jest zrozumienie wszystkich czynników kontrolujących powstawanie bastnäsytu, który jest głównym przemysłowym źródłem pierwiastków ziem rzadkich, a także różne potencjalne ścieżki jego powstawania. Tutaj po raz pierwszy pokazaliśmy, że fluoceryt może przekształcić się w bastnäsyt.
„Odkrycia tego dokonano stosując zupełnie inne podejście – w laboratorium zbudowaliśmy syntetyczne skały bastnäsytowe, aby naśladować te same procesy zachodzące w naturze – i badaliśmy je za pomocą potężnych technik spektroskopowych i mikroskopowych. Takie podejście nie tylko pomogło wyjaśnić złożone procesy naturalne, ale także toruje drogę do bardziej wydajnej ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich”.
Główny badacz, prof. Juan Diego Rodriguez-Blanco z Trinity, dodał: „Nasze badanie pokazuje, jak te przemiany mogą zachodzić w stosunkowo niskich temperaturach i bardzo szybko. Odkrycia te mają kluczowe znaczenie dla opracowania lepszych metod przemysłowych ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich. Reakcja przekształcająca fluoceryt w bastnäsyt może wydawać się procesem wolniejszym, trwającym od pięciu godzin do miesiąca, w zależności od temperatury, ale w geologicznej skali czasu przebiega bardzo szybko”.
Odniesienie: „Rola fluocerytu w genezie bastnäsytu: spostrzeżenia mechanistyczne i ścieżki transformacji” Luca Terribili, Remi Rateau, Melanie Maddin i Juan Diego Rodriguez-Blanco, 12 czerwca 2024 r., Nanoskala.
DOI: 10.1039/D4NR01614A
