Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı (LLNL), Penn State (PSU) ve Arizona Üniversitesi (UA)’nden araştırmacılar, American Rare Earths Limited‘in Amerika’daki yan bünyesi olan endüstri ortağı Western Rare Earths (WRE) ile birlikte doğada doğal olarak meydana gelen bir proteini ayıklamak ve kullanmak için bir ortaklık kurmuşlardır. Kurulan bu ortaklık sonucunda nadir toprak elementlerini (REE’ler) doğaya zarar vermeden ayrıştırmanın yeni yolları bulunmuştur.
Bu ender toprak ve içerdiği diğer önemli mineraller, ileri derecedeki teknoloji, ekonomi ve ulusal güvenlik için hayati önem taşıyan cihazlar ile bilgisayar bileşenleri, yüksek güçlü mıknatıslar, rüzgar türbinleri, cep telefonları, güneş panelleri, süper iletkenler, hibrit/elektrikli araç bataryaları, LCD ekranları, gece görüş gözlüğü ve katı oksit yakıt hücreleri (SOFC) de dahil olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. Bugüne kadar bu REE’leri çıkarmak, ayırmak ve saflaştırmak için kullanılan pek çok kimyasal işlemin çevreye zararlı olduğu ve devamlılık sağlayamadığı keşfedilmiştir.
Energy’s Critical Materials Institute tarafından desteklenen projede araştırmacılar, PSU‘dan Joseph Cotruvo‘nun keşfettiği makromoleküler bir protein olan Lanmodulin (LanM) e yöneldiler. Bu keşif, başka kimyasal ekstraksiyon* metotlarının ortaya koymadığı, elektronik atıklardan ve yanmadan önceki kömürden REE’lerin tek adımlı, nicel ve seçici bir şekilde çıkarılmalarına yardımcı oldu.
LLNL, PSU, UA ve WRE arasındaki ortak bir çalışma ile ekip; düşük dereceli, bol miktarda allanit (önemli miktarda nadir toprak elementi içeren sorosilikat minerali) cevherinden REE’lerin skandiyum ve itriyumunun fazla saflıkta yeniden kazanılması için ölçeklenebilir, tamamen sudan oluşan ve protein bazlı bir çeşit yöntem geliştirmek üzere çalışmalar planlamaktadır. Yttria ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ) yüksek iyonik iletkenliği, elektronik mukavemet ve sıcaklık aralığı geniş olduğunda kararlı olması dikkate alındığında, SOFC’ler için kullanılan en yaygın elektrolit malzemedir. Skandiyum ile stabilize edilmiş olan zirkonya çok yüksek olan iletkenliği ve mükemmel derecede olan stabilitesi sebebiyle itriyuma çok cazip bir alternatif, daha düşük derecede çalışma standartları ve daha uzun ömürlü olmasını sağlar.
Günümüzde Çin, itriyum ve skandiyum da dahil olmak üzere REE’lerin neredeyse büyük bir kısmını kendisi üretiyor. Dan Park: “Güvenilir, büyük ölçekli ve uzun vadeli arzın olmaması, skandiyumun ticari uygulamalarını ciddi şekilde sınırlandırıyor. Yeni nesil temiz enerji teknolojilerini kullanabilmemiz skandiyum ve itriyum için yerli bir tedarik zinciri kurmak ile birlikte yeni kaynakları ve teknolojileri keşfedip kullanmamıza dayanmaktadır.” dedi.
Marty Weems: “Skandiyum, itriyum ve yüksek değerli, nadir toprak metallerini ayrıştırmak, endüstride devrim yaratabilir. Teknolojide gördüğümüz basitlik, endüstriyel üretime ölçeklenmek için iyiye işaret olabilir. Consolidated Minerals Inc. (CMI) ve araştırma ekibinin bizi ekip üyesi olarak seçmesinden ve Wyoming ve Arizona kaynaklı ultra düşük toryum içerikli hammaddelerimizi kullanacak olmasından son derece memnunuz. Bu proje, yenilenebilir geleceğe sorumlu bir şekilde kaynak sağlama misyonumuza mükemmel bir şekilde uyuyor.”
WRE’den kaynaklanan allanit beslenme stoğunun önemli bir avantajı içeriğinde düşük seviyede bulunan uranyum ve toryumdur. Bu radyoaktif elementler, farklı birçok beslenme stoğunda yaygın bir şekilde birlikte bulunur ve radyoaktiviteleri sebebiyle birçok çevresel ve ekonomik zorluklar oluşturur. Ekibin Lanmodulin tabanlı yaklaşımı, düşük derecede olan sızıntı suları ile aralarında bulunan uyumluluk, zararlı solventlerin yok edilmesi ile ve belirli kritik REE’lerin yüksek saflık derecesinde ayrılmasını sağlama yeteneği de dahil olmak üzere önceki metodlardan farklı şekilde avantajlar sunar.
*Ekstraksiyon, bir çözelti ya da süspansiyon içindeki organik maddeyi, çözen fakat çözelti ya da süspansiyondaki çözgen ile karışmayan bir başka organik çözgen yardımıyla ayırmaktır.
Kaynak
https://techxplore.com/news/2022-02-green-bio-based-rare-earths-domestic.html