私たちのポケットにある希土類元素

周期表のすぐ下には、通常実験室の珍品と見なされる元素がいくつかあります。しかし、この新しい世紀では、最初の行の元素であるランタニド族 (ランタン (原子番号 =57) からルテチウム (71) までを含む) が、2 つの遷移元素 (イットリウム (39) とスカンジウム (21)) と結合します。 希土類元素 (REE) を形成する 日常生活で重要な役割を果たし始めています。

ポケットに手を入れればスマートフォンが見つかるかもしれませんし、見つからない場合はスマートフォンでこの記事を読んでいる可能性もありますし、新しいテクノロジーを手放さずに生き残っている旧式の人かもしれません。いずれにせよ、これらのREE が私たちの生活の一部であることを理解するために 画面のユウロピウム (Eu) とイットリウム (Y)、スピーカーのプラセオジム (Pr) とガドリニウム (Gd)、またはネオジム (Nd) など、12 個 (17 個のうち) がスマートフォンで見つかるまでは知っておく必要があります。電気部品のテルビウム (Tb)。携帯電話を持っていない数少ないユーザーの 1 人でも、心配する必要はありません。携帯電話は、コンピュータ、テレビ、カメラ、自動車、CD、ワイドなどにも 主に の一部として搭載されているからです。 ハイテク アプリケーション .

なぜ「珍しい」のか、どこで見つかるのか

それらは18世紀後半にレアアースと呼ばれていましたが、あなたが考えていることに反して、それほどレアアースではありません。実際、REE の全体的な量という点では、自然に環境に存在しています。 金のように高く評価されている他の金属よりもさらに豊富な濃度で。それらは化学的に均一なグループを形成し、通常は一緒に表示されます。しかし、それらは地殻で比較的頻繁に見られますが、低濃度で出現することがよくありました.それらは特定の地質学的状況により集中して発生し、希土類元素が十分に豊富な岩石物質を含む場所はほとんどありません (通常はカーボナタイトとアルカリ岩) が利用可能であることが今日まで発見されています.

中国の独占

90 年代の初めに、中国企業が明らかに REE の世界市場を支配し始めました。人件費の削減、環境規制の厳格さの緩和、または直接的な市場の遊びの両方 (おそらく) により、彼らは低価格で REE を輸出し、生産における競争を妨げ、一部の採掘を停止さえしています。参考までに、2016 年には中国が総生産量の 83% をカバーし、オーストラリア (11%) が大きく続きました。しかし、生産国である中国は、最大のレアアース消費国でもあり、2015 年の消費量は 98 kt (総生産量の 79%) でした。現在の消費パターンでは、中国だけが今後数年間で世界のすべての生産を使用すると予想できます。したがって、今日の主な問題は、消費のブームが現在の世界の生産と並行して成長していないことです。 世界の埋蔵量は約 130 メガトンの REE であると推定されており、今後の消費が予想されるため、地球全体で新しい潜在的な開発地域が探索され、開かれています。

現在わかっていること

生産と消費の増加に伴い、これらの要素の健康上の安全性、環境コスト、およびそれらの使用による影響についても国際的な懸念があります. REE の異常は、1990 年代半ばから先進国で検出されており、医療での使用に不可欠です (例:磁気共鳴画像の Gd)。これらの人為起源の入力は、ライン (ドイツ) の La、Gd、Sm、アルゼット川 (ルクセンブルグ) の Gd と Ce、または黒海の Ce などの自然水系で広く報告されています。 REE の生産と消費において 環境への放出につながる また、複数の科学研究者が、REE への過剰な曝露は環境と人間の健康に有害である可能性があることを発見しました .ただし、これらの要素について定義された法的枠組みはなく、データが公開されるまで、オランダだけがいくつかの最大許容レベルを公開しています (RIVM レポート 601501 011)。

新たな活用 =新たな科学的課題

REE 採掘の現在と将来をよりよく理解するために、私たちのグループの科学的研究は REE 採掘の採掘が持つ可能性のある潜在的な危険性を最初から理解することに焦点を当てています。 自然に。簡単にまとめると、鉱石が見つかった後の REE の分離サイクルは、次の順序に従うことができます。1) 採掘による鉱石の開発。 2) 破砕、浮選および/または磁力による鉱石からの REE の解放。 3) REE の浸出と沈殿に試薬 (通常は酸性化合物) を使用する湿式製錬。最後に、4) 互いに分離するための非常に退屈な精製作業です。

すべての段階で、REE が環境に放出される可能性 REE 抽出後、利用されて廃棄された鉱石は通常、環境に再び堆積するため、最初の 2 つのステップでは事実です。 一方、最後の 2 つのステップでは、環境管理が不十分なために廃水漏れが発生する可能性があります。

環境への影響

REE に関連する潜在的な危険性は、植物と動物の両方、さらには人間に対しても報告されています。ただし、植物にとって必須の要素ではありませんが、主に中国の農業で植物の成長と生産性を高めるためにも使用されます。その日まで、生理学的メカニズムにおける REE の役割はまだ十分に理解されておらず、おそらく少量では生物に有害ではないか、プラスの効果さえ示さないかもしれませんが、高濃度は危険であると述べられています。

私たちのグループで行われたさまざまな研究により、潜在的な毒性効果をもたらす可能性があることが明らかになりました 植物の根や水生生物では、それ自体の毒性または他の栄養素との相互作用によって下位の栄養連鎖に属します。 . REEが豊富な岩石の上を流れる川の堆積物で行われた研究では、岩石には最大12,000 ppmのREEが含まれていますが、隣接する堆積物と水域の含有量は必ずしも一致しておらず、潜在的な輸送 .しかし、堆積物中の REE の利用可能性は、たとえそれが非常に低いと報告されていたとしても、生物への潜在的な損傷効果を示しました。また、REE に富むさまざまな岩石の降雨量をシミュレートして、風化によって流出物の含有量が減少する可能性があることを観察しましたが、それでもさまざまな水生生物に対する対照的な毒性結果が観察されました。