Appalachian Coal Ashes er en bonanza i sjeldne jordelementer

Innholdet av sjeldne jordartsmessige elementer i amerikansk kullaske viser at kull utvunnet fra Appalachian Mountains kan være den ordspråklige gyllene gåsen for vanskelige å finne materialer som er kritiske for å rengjøre energi og andre nye teknologier.

I kjølvannet av et 2014 kullaskeutslipp i North Carolina's Dan River fra et brutt dreneringsrør, har spørsmålet om hva du skal gjøre med landets aldrende retensjonsdammer og fremtidig kullaskaavfall vært et omstridt tema.

En særlig entreprenør ide er å trekke ut såkalte "kritiske" sjeldne jordartsmetaller som neodym, europium, terbium, dysprosium, yttrium og erbium fra det brente kullet. Institutt for energi har identifisert disse globalt knappe metallene som en prioritet for deres bruk i ren energi og andre fremvoksende teknologier. Men akkurat hvor mye av disse elementene finnes i forskjellige kilder av kullas i USA, har aldri blitt utforsket.

Deler per million

Forskere fra Duke University målt innholdet av sjeldne jordartsmaterialer i prøver av kullaske som representerer alle store kullkilder i USA. De så også på hvor mye av disse elementene som kunne utvinnes fra aske ved hjelp av en vanlig industriell teknikk.

Resultatene, publisert på nettet i tidsskriftet Miljøvitenskap og teknologi, viser at kull fra Appalachianfjellene inneholder de mest sjeldne jordelementene. Men hvis utvinningsteknologiene var billige nok, er det nok av sjeldne jordartsmaterialer som også finnes i andre kilder.


innerself abonnere grafikk


"Energiminjøet investerer $ 20 millioner i forskning om utvinningsteknologi for kullavfall, og det er bokstavelig talt tusenvis av dollar verdt av sjeldne jordartsmessige elementer som finnes i vårt lands kullaske, sier Heileen Hsu-Kim, professor i sivile og miljøteknikk.

"Hvis et program skulle bevege seg fremover, ville de tydeligvis velge kullasken med det høyeste antallet ekstraherbare sjeldne jordelementer, og vårt arbeid er den første omfattende studien for å begynne å kartlegge alternativene."

Forskerne tok kullaseprøver fra kraftverk som hovedsakelig ligger i det amerikanske Midtvesten som brenner kull hentet fra hele landet, inkludert de tre største kildene: Appalachian Mountains, sørlige og vestlige Illinois og Pulver River Basin i Wyoming og Montana. Innholdet av sjeldne jordartsmaterialer ble deretter testet ved hjelp av flussyre, som er mye sterkere og mer effektiv enn industrielle metoder, men er for farlig å bruke i stor skala.

Resultatene viste at aske samlet fra Appalachian Mountain kull har det høyeste antallet sjeldne jordartsmaterialer ved 591 milligram per kilo (eller deler per million). Ask fra Illinois og Powder River Basin inneholder henholdsvis 403 mg / kg og 337 mg / kg.

Gjenopprettingsmetode nødvendig

Forskerne brukte deretter en vanlig industriell ekstraksjonsteknikk med salpetersyre for å se hvor mye av de sjeldne jordelementene som kunne gjenvinnes. Kullaske fra Appalachianfjellene så de laveste utvinningsprosentene, mens aske fra pulverflodbassenget så høyest. Hsu-Kim mener dette kan skyldes at sjeldne jordartsmetallene i Appalachian Mountain kullaske er innkapslet i en glassaktig matrise av aluminiumsilikater, som salpetersyre ikke oppløses veldig bra.

"En grunn til å velge kullaske fra Appalachian Mountains ville være for innholdet av høyt sjeldne jordartsmaterialer, men du må bruke en gjenopprettingsmetode annet enn salpetersyre, sier Hsu-Kim. "For enhver fremtidig satsing på å starte et utvinningsprogram, må gjenvinningsmetoden skreddersys for den spesifikke kjemi av kullasken som brukes."

Forskere prøvde også å "steke" kullasken med et alkalimiddel før de ble oppløst med salpetersyre. Selv om prosessen ikke var optimalisert for gjenvinning, viste testene en markert forbedring i utvinningseffektiviteten.

"De reagensene vi brukte er sannsynligvis for dyrt å bruke i industriell skala, men det er mange lignende kjemikalier," sier Hsu-Kim. "Trikset vil undersøke våre alternativer og utvikle teknologier for å drive kostnadene nede. På den måten kan vi tappe inn i denne enorme ressursen som for tiden bare sitter rundt i avhendingdammer. "

National Science Foundation, Environmental Research and Education Foundation, og American Coal Ash Association finansierte arbeidet.

kilde: Duke University

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon