科學(xué)家發(fā)現(xiàn)隱藏在有毒煤廢料中的清潔能源所需的大量稀有金屬

CNN記者勞拉·帕迪森報道

4分鐘閱讀

Fri東部時間2024年12月6日凌晨4點發(fā)布

2014年2月5日，美國歷史上最嚴重的煤灰泄漏事件之一發(fā)生在弗吉尼亞州丹維爾市，煤灰在丹河的水面上打著旋兒。格里·布魯姆/美聯(lián)社

美國有線電視新聞網(wǎng)

—

數(shù)百萬噸燃燒地球上最臟的化石燃料的煤灰殘留在池塘和垃圾填埋場中，能夠滲入水道并污染土壤。但這種有毒廢物也可能是推動世界走向清潔能源所需的稀土元素的寶庫。

根據(jù)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校最近的研究，科學(xué)家分析了美國各地發(fā)電廠的煤灰，發(fā)現(xiàn)其中可能含有多達1100萬噸稀土元素，接近美國國內(nèi)儲量的8倍，價值約84億美元。

它提供了一個巨大的國內(nèi)稀土元素的潛在來源，而不需要新的采礦，布里奇特·斯坎倫說，他是一名研究作者，也是德克薩斯大學(xué)杰克遜地球科學(xué)學(xué)院的研究教授?！斑@真是'變廢為寶’的典范，”她說?！拔覀兓旧鲜窃谠噲D封閉循環(huán)，利用廢物，回收廢物中的資源?！?/span>

這些所謂的稀土是一組金屬元素，名字像鈧、釹和釔，存在于地球的核心。它們在清潔技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包括電動汽車、太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機。

盡管它們的名字，這些金屬在本質(zhì)上并不稀有，但很難從它們周圍的礦石中提取和分離出來，因此需求超過了供應(yīng)。

隨著世界逐漸遠離導(dǎo)致全球變暖的化石燃料，將需要更多的稀土。據(jù)國際能源署稱，到2040年，對金屬的需求預(yù)計將飆升至目前水平的7倍。

然而，美國的供應(yīng)量仍然很小。它唯一的大型稀土礦是加利福尼亞州的帕斯山。該國目前進口超過95%的稀土元素，其中絕大多數(shù)來自中國，造成供應(yīng)鏈和安全問題。

“我們需要改善這種情況，”斯坎倫告訴CNN。她說，這就是為什么出現(xiàn)了尋找非常規(guī)稀土資源的動向，“其中一個資源是煤和煤副產(chǎn)品?！?/span>

與直接從地下礦藏中開采出來的煤相比，煤灰中稀土元素的含量相對較低。優(yōu)點是它很容易得到。美國每年產(chǎn)生大約7000萬噸煤灰。

“全國各地都有大量這種東西。懷俄明大學(xué)的研究合作者和科學(xué)家Davin Bagdonas說:“我們已經(jīng)處理好了提取的前期過程。”。

2008年12月22日，田納西州哈里曼的TVA金斯敦化石工廠煤灰池倒塌的后果。韋德·佩恩/美聯(lián)社

2021年11月，伊利諾斯州斯普林菲爾德的達爾曼煤灰池。Justin l . Fowler/The State Journal-Register/USA Today Network/Imagn Images

研究發(fā)現(xiàn)，煤的產(chǎn)地決定了稀土提取的簡單程度。

阿巴拉契亞盆地的煤灰含有最高量的稀土元素，但只有30%可以提取。橫跨懷俄明州和蒙大納州的粉河盆地的煤灰中，元素的平均濃度最低，但超過70%可以被提取出來。

沒有參與這項研究的西弗吉尼亞大學(xué)水研究所主任Paul Ziemkiewicz說，從煤灰中提取過程可能成本很高。他告訴美國有線電視新聞網(wǎng)，采礦的成本需要與能回收多少產(chǎn)品進行權(quán)衡。

“提取稀土元素需要強酸和強堿。兩者都很貴，”Ziemkiewicz說。他補充說，來自西部的煤灰可能含有更高濃度的堿性礦物質(zhì)，這將增加成本，因為堿度會中和酸。

該過程所需的化學(xué)品越多，潛在的環(huán)境影響就越大。

Ziemkiewicz補充說，稀土元素也只占煤灰的一小部分，因此它們的提取“不會改變需要處理和儲存的量?！泵夯液泄⑸楹豌U等污染物，是一種非常危險的廢物流。

然而，這項研究的作者認為，提取稀土金屬的價值可以用來抵消改善煤灰儲存和管理方式的成本。

今年4月，拜登政府宣布投資1750萬美元用于從煤炭及其廢料中提取稀土的項目。

能源部長詹妮弗·格蘭霍姆(Jennifer Granholm)當(dāng)時在一份聲明中表示，這筆資金“將增強我們的國家安全，同時幫助重建美國的制造業(yè)，振興全國的能源和礦業(yè)社區(qū)”。

一些人表示擔(dān)心，將煤灰轉(zhuǎn)化為有價值的東西可能會被用來推動更多的煤，這是地球上最臟的加熱化石燃料。

這不是斯坎倫太關(guān)心的事情?！拔覀儗⒃诤艽蟪潭壬侠眠z留廢物，”斯卡龍說。根據(jù)美國能源部的數(shù)據(jù)，美國目前儲存了超過20億噸的煤灰?！皼]有跡象表明，未來依賴煤灰作為關(guān)鍵材料的原料將刺激煤電，”能源部發(fā)言人說。

斯坎倫說，更廣泛的目標是找到從煤中獲取除稀土以外的一系列產(chǎn)品的方法，在不燃燒的情況下從中提取價值。