العناصر الأرضية النادرة

تعد المواد الخام ضرورية لتطوير وتشغيل المناطق الصناعية في الاتحاد الأوروبي. شهد القرن العشرين زيادة غير مسبوقة في الطلب العالمي على المواد الخام. نتيجة للزيادة الكبيرة في استهلاك المواد الخام في السنوات الأخيرة وتوزيعها غير المتكافئ جغرافيا واستغلال مكثف للرواسب الكبيرة والعالية الجودة في أوروبا، وتقييد الاستثمارات والصادرات الأجنبية التي فرضتها الصين، أصبح إمداد المواد الخام بأسعار معقولة تحديا كبيرا يواجه الاتحاد الأوروبي في القرن الحادي والعشرين .

استجابةً لهذا، أطلق الاتحاد الأوروبي مبادرة للمواد الخام، وأظهر أنه بين جميع المواد الخام التي تم فحصها، كانت عناصر الأرض النادرة (REE) هي الأكثر أهمية، حيث يعتمد الاتحاد الأوروبي بنسبة 100٪ على وارداته منها، ويأتي معظمها من الصين .

تُعرف العناصر النادرة للأرض (REE) باسم الاسم الجماعي لـ 17 عنصرًا معدنيًا مشابهًا كيميائيًا، وتتواجد في مجموعة واسعة من المعادن النادرة للأرض (REE)، بما في ذلك اللانثانيدات والإسكنديوم والإيتريوم، ويتم استخراجها مجتمعة مع بعضها البعض، وتتطلب معالجة مكثفة .

ما هي العناصر النادرة للارض

العناصر الأرضية النادرة هي مجموعة تتألف من سبعة عشر عنصرا كيميائيا تتواجد في الجدول الدوري، وتتضمن المجموعة الإيتريوم و 15 عنصرا من اللانثانيد، وهم: اللانثانوم، والسيريوم، والبراسيوديميوم، والنيوديميوم، والبروميثيوم، والساماريوم، واليوروبيوم، والجادولينيوم، والتيربيوم، والديسبروسيوم، والهولميوم، والإربيوم، والثوليوم، والإيتيربيوم، واللوتيتيوم. ويتميز الإسكنديوم بوجوده في معظم رواسب العناصر الأرضية النادرة ويعد عنصرا أرضيا نادرا، ويتم تصنيفه مع العناصر الأرضية النادرة في تعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية .

العناصر الأرضية النادرة هي مجموعة من المعادن التي تتمتع بخصائص متشابهة، وعادةً ما يتم العثور عليها معًا في الرواسب الجيولوجية، وتسمى أيضًا أكاسيد الأرض النادرة لأن العديد منها يتم بيعها كمركبات أكسيد .

اصل العناصر الأرضية النادرة

تم اكتشاف العناصر الأرضية النادرة في عام 1787 من قبل ملازم في الجيش السويدي يدعى كارل أكسيل ، وتم إنتاجها تجاريًا لأول مرة في ثمانينيات القرن التاسع عشر عندما تم استخراجها في السويد والنرويج ، وكان أول إنتاج أجنبي لها في البرازيل في عام 1887 ، وبدأت الهند في إنتاجها في عام 1911 .

وفي الفترة من 1940 إلى 1990 ، أنتجت الولايات المتحدة معادنها الأرضية النادرة  ، ويعد منجم الجبل باس في كاليفورنيا أكبر مورد في البلاد ، وحتى الثمانينات كانت الولايات المتحدة واحدة من أكبر المنتجين في العالم ، ثم زادت الصين من الإنتاج بأكثر من 500 ٪ منذ عام 1990 بسبب الودائع الكبيرة والعمالة الرخيصة .

معالجة العناصر الارضية النادرة

يعتبر العثور على عناصر التربة النادرة منفصلة عن بعضها أمرا صعبا بسبب عدم توافرها بكميات كبيرة، ولذلك يتطلب فصلها عن بعضها البعض استخدام مجموعة متنوعة من تقنيات التعدين والمعالجة، ويتم ذلك عادة عن طريق ثلاث طرق رئيسية وهي التبلور التجزيئي، والتبادل الأيوني، واستخراج المذيبات .

تنتج معظم مناجم العناصر الأرضية التي تستخدم في إنتاج الطاقة الكهربائية هذه الأنواع من العناصر باستخدام تقنيات واسعة النطاق تشمل الحفر والتفجير والسحب، ويتم فصل هذه العناصر وتنقيتها، ثم تنقيحها لتلبية معايير الصناعة للتطبيقات المناسبة .

استخدامات العناصر الأرضية النادرة

تستخدم الأشخاص المعادن الأرضية النادرة والسبائك التي تحتوي عليها في العديد من الأجهزة التي يستخدمونها يوميا، مثل الذاكرة العشوائية في الكمبيوتر، وأقراص الفيديو الرقمية، والبطاريات القابلة للشحن، والهواتف المحمولة، والمحولات الحفازة، والمغناطيسات، والإضاءة الفلورية، وغيرها الكثير .

شهد الطلب على العناصر التي تحتاج إلى معادن نادرة ارتفاعا خلال العشرين عاما الماضية، فقبل عشرين عاما كان القليل جدا من الأشخاص يمتلكون هاتف محمول، ولكن اليوم يمتلك أكثر من 5 مليارات شخص جهازا محمولا، وتزايد استخدام العناصر الأرضية النادرة في أجهزة الكمبيوتر بنفس سرعة نمو الهواتف المحمولة .

بالإضافة إلى ذلك، تتكون العديد من البطاريات القابلة لإعادة الشحن من مركبات أرضية نادرة، ويتزايد الطلب على البطاريات بسبب الطلب المتزايد على الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات .

هل العناصر الأرضية النادرة نادرة حقًا

لا ، إنها أكثر وفرة في قشرة الأرض من العديد من العناصر القيمة الأخرى ، وحتى أندر عناصر الأرض النادرة ، وهو الثوليوم برقمه الذري 69 ، هو أكثر وفرة 125 مرة من الذهب ، أما أقل العناصر الأرضية النادرة ندرة ، وهو السيريوم ، برقمه الذري 58 ، أكثر وفرة بمقدار 15000 مرة من الذهب .

انتاج العناصر الأرضية النادرة

على الرغم من أن كندا لا تنتج حاليًا المعادن الأرضية النادرة، إلا أنها تستضيف عددًا من مشاريع الاستكشاف المتقدمة وتمتلك بعضًا من أكبر الاحتياطيات والموارد المقدرة لهذه المعادن، والتي تصل إلى أكثر من 15 مليون طن من أكاسيد التربة النادرة .

تصنيف العناصر الأرضية النادرة

يتم تصنيف العناصر الأرضية النادرة على أنها عناصر ثقيلة وعناصر خفيفة ، ويتم إنتاج العناصر الأرضية النادرة الخفيفة مثل (اللانثانوم ، والسيريوم ، والبراسيوديميوم ، والنيوديميوم ، والبروميثيوم ، والساماريوم ، واليوروبيوم ، والجادولينيوم ، والسكانديوم) بكميات عالمية وفائضة في العرض .

تنتج الصين بشكل رئيسي العناصر الاقتصادية الرئيسية الثقيلة، مثل (التيربيوم والديسبروسيوم والهولميوم والإربيوم والإيتيربيوم واللوتيتيوم والإيتريوم)، وتكون محدودة العرض، ولا تزال الجهود العالمية مستمرة في جلب موارد جديدة إلى السوق .

تحتوي العديد من مشاريع استكشاف العناصر الأرضية النادرة الأكثر تطورًا في كندا على تركيزات عالية من العناصر الأرضية النادرة الثقيلة، التي تتمتع بقيمة عالمية وتستخدم في التكنولوجيا المتقدمة وتطبيقات الطاقة النظيفة 

اعتبارات بيئية مرتبطة بالعناصر الأرضية النادرة

العناصر الأرضية النادرة توجد بشكل طبيعي في تركيز منخفض جدا في البيئة، بالقرب من مناطق التعدين والصناعة. يمكن أن ترتفع التركيزات لتصبح عدة مرات أعلى من المستويات الطبيعية عندما تدخل البيئة. تتسرب العناصر الأرضية النادرة إلى التربة بعد وصولها، وتتأثر نقلها بالتآكل والطقس ودرجة الحموضة وهطول الأمطار والمياه الجوفية وغيرها. يمكن للنباتات امتصاص العناصر الأرضية النادرة من التربة بناء على توافرها الحيوي، ومن ثم يستهلكها البشر والحيوانات في وقت لاحق .

ينتج التلوث الأرضي عن طريق إنتاج وترسيب الأسمدة الفوسفورية حول مصانعها، بالإضافة إلى استخدام الأحماض القوية في استخراجها من الكيانات البيئية، والتي يمكن أن تتسرب إلى المسطحات المائية وتلوث البيئة المائية. كما يمكن أن يسبب تعدين وتكرير وإعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة آثارا سلبية على البيئة إذا لم يتم إدارتها بشكل صحيح، مثل المخلفات المشعة ذات المستوى المنخفض التي تنتج عن تفاعل الثوريوم واليورانيوم في خامات العناصر الأرضية النادرة، والتي يمكن أن تؤدي إلى ضرر بيئي واسع النطاق نتيجة المعالجة غير الصحيحة لها .