我们的现代生活依赖于稀土元素,不久的将来,我们可能就无法满足日益增长的需求。
由于它们的特殊性质,这17种金属元素是电脑屏幕、手机和其他电子产品、紧凑型荧光灯、医疗成像机、激光、光纤、颜料、抛光粉、工业催化剂的关键成分——名单还在继续。值得注意的是,稀土是大功率磁铁和电动汽车充电电池的重要组成部分,也是让世界走向低碳或零碳未来所需的可再生能源技术。
2021年,全球稀土开采量为28万吨,大约是20世纪50年代中期开采量的32倍。需求只会增加。专家估计,到2040年,我们需要的稀土量将是现在的7倍。
满足这种胃口并不容易。稀土元素不是在浓缩矿床中发现的。矿工必须挖掘出大量的矿石,对其进行物理和化学处理以浓缩稀土,然后将其分离。这种转变是能源密集型和肮脏的,需要有毒的化学物质,通常会产生少量的放射性废物,必须安全处理。另一个担忧是准入问题:中国在采矿和加工方面几乎处于垄断地位;美国只有一个活跃的矿(SN Online: 1/1/23)。
对于稀土所做的大部分工作,没有好的替代品。因此,为了帮助满足未来的需求,使控制供应的人多样化,甚至可能使稀土回收“更环保”,研究人员正在寻找传统采矿的替代品。
提案包括从煤矸石中提取金属到在月球上采矿等非常新颖的想法。但最有可能立竿见影的方法是回收利用。爱荷华州艾姆斯国家实验室和能源部关键材料研究所的材料科学家伊肯娜·纳勒贝迪姆说:“回收将发挥非常重要的核心作用。”“这并不是说我们要通过回收来解决关键材料的挑战。”
不过,据一些人估计,
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但是,要想让一台旧笔记本电脑中的稀土像空汽水罐中的铝一样定期回收,还需要克服技术、经济和后勤方面的障碍。
为什么稀土开采如此具有挑战性?
回收似乎是获得更多稀土的一个显而易见的方法。美国和欧洲的标准做法是回收15%到70%的其他金属,如铁、铜、铝、镍和锡。然而今天,旧产品中只有大约1%的稀土元素被回收,拉斯维加斯内华达大学的经济地质学家西蒙·乔伊特(Simon Jowitt)说。
“铜线可以回收,变成更多的铜线。钢铁可以被回收,变成更多的钢铁。”但很多稀土产品“本质上不太可回收”。