在馬達加斯加北部的一個現場。厚厚的粘土沉積物在一個名為Ambohimirahavavy的古老火山的巖石上形成。這座火山大約在2400萬年前活躍,后來被侵蝕,露出了內部。最靠近地表的巖石風化形成了一個粘土礦床,在那里原始的礦物被分解釋放出稀有金屬,然后這些金屬粘在粘土礦物上。供稿:凱瑟琳·古登諾和馬丁·史密斯
由圣安德魯斯大學和布萊頓大學領導的一項研究揭示了稀土金屬的新發現來源,稀土金屬對可再生能源生產、移動電話、筆記本電腦和電視等現代技術至關重要。
這項發表在《自然通訊》上的研究調查了現代技術日常使用中廣泛使用的重稀土金屬的替代來源,重點關注馬達加斯加北部的亞熱帶土壤。
現代技術,比如利用風能和水能等可再生資源生產綠色能源,需要大量的稀有金屬,即所謂的電子技術金屬。電子科技金屬的開采成本可能很高,對環境具有挑戰性,而且能源密集。對于那些來自于古山帶或火山形成的巖石中的金屬來說,這一點尤其正確。這些巖石必須被挖掘、壓碎,然后經過加工,才能將有價值的金屬從其他金屬中分離出來。
有時,大自然也會伸出援手,將自然中難以破碎的礦物分解成更軟的材料,從中可以更有效、更可持續地提取有價值的商品。
這項研究是由圣安德魯斯大學地球與環境科學學院和布萊頓大學的同事領導的,重點追蹤一種被稱為稀土元素的特殊金屬。這些金屬包括釹、鐠和鏑,它們是手機、電腦、軍事或醫療器械、風力渦輪機和電動汽車等技術的關鍵部件。
未來幾十年,隨著雄心勃勃的清潔能源項目(如歐盟的綠色協議)在全球展開,對稀土金屬的需求將呈指數級增長。然而,大多數經濟體仍嚴重依賴從中國進口。
目前,中國生產的稀土元素約占世界供應的77%。最稀有的稀土,尤其是用于永磁體的稀土,主要來源于中國南方花崗巖、正長巖等熱帶風化形成的離子吸附粘土礦床或紅土。
利用一種被稱為“同步加速器”的強x射線源,研究小組在原子尺度上揭示了稀土元素在土壤中的位置。研究小組發現,稀土松散地附著在粘土顆粒的表面。通過比較馬達加斯加風化的火山復合體和中國開采的樣品,這項研究為了解自然如何生產容易提取、經濟上可行的稀土礦床提供了關鍵的見解。
該研究的主要作者,來自圣安德魯斯大學的Anouk Borst博士說:“有些人懷疑中國南方的吸附礦床是否獨一無二,但我們的研究證實,中國的土壤和馬達加斯加的土壤是相同的,而且它們的形成方式相似。”現在,在世界其他地方尋找礦藏的競賽已經開始。”這一信息將推動全球在中國以外地區勘探關鍵金屬資源。