تتكون العناصر الأرضية النادرة (REEs) من 17 عنصرًا معدنيًا ، تتكون من 15 لانثانيدات على الجدول الدوري: La ， Ce ， Pr .........
معظمها ليس نادرًا كما يوحي اسم المجموعة ، ولكن تم تسميته في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر ، مقارنة بعناصر "الأرض" الأخرى الأكثر شيوعًا مثل الجير والمغنيسيا.السيريوم هو أكثر العناصر الأرضية النادرة شيوعًا وأكثر وفرة من النحاس أو الرصاص.ومع ذلك ، من الناحية الجيولوجية ، نادرًا ما توجد الكيانات الأرضية النادرة في الرواسب المركزة حيث أن طبقات الفحم ، على سبيل المثال ، تجعل التعدين صعبًا اقتصاديًا.تم العثور عليها بدلاً من ذلك في أربعة أنواع رئيسية غير شائعة من الصخور.الكربوناتيت ، وهي صخور نارية غير معتادة مشتقة من الصهارة الغنية بالكربونات ، وإعدادات النيران القلوية ، ورواسب طينية امتصاص الأيونات ، ورواسب الغرينيات الحاملة للمونازيت والزينوتيم.الصين تعدين 95٪ من العناصر الأرضية النادرة لتلبية الطلب على أنماط الحياة عالية التقنية والطاقة المتجددةمنذ أواخر التسعينيات ، سيطرت الصين على إنتاج الطاقة المتجددة ، باستخدام رواسب الطين الخاصة بامتصاص الأيونات ، والمعروفة باسم "طين جنوب الصين".من الاقتصادي بالنسبة للصين أن تفعل ذلك لأن رواسب الطين سهلة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة من استخدام الأحماض الضعيفة.تُستخدم العناصر الأرضية النادرة لجميع أنواع المعدات عالية التقنية ، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر ومشغلات DVD والهواتف المحمولة والإضاءة والألياف الضوئية والكاميرات ومكبرات الصوت وحتى المعدات العسكرية ، مثل المحركات النفاثة وأنظمة توجيه الصواريخ والأقمار الصناعية وأجهزة مكافحة -الدفاع الصاروخي.يتمثل أحد أهداف اتفاقية باريس للمناخ لعام 2015 في الحد من الاحترار العالمي إلى ما دون 2 درجة مئوية ، ويفضل 1.5 درجة مئوية ، وهي مستويات ما قبل العصر الصناعي.وقد أدى ذلك إلى زيادة الطلب على الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية ، والتي تتطلب أيضًا كيانات اقتصادية تعمل.في عام 2010 ، أعلنت الصين أنها ستخفض صادراتها من العناصر الأرضية النادرة لتحقيق ارتفاعها في الطلب ، ولكن أيضًا تحافظ على مركزها المهيمن لتزويد المعدات عالية التقنية لبقية العالم.تتمتع الصين أيضًا بوضع اقتصادي قوي للتحكم في إمداد العناصر الأرضية النادرة اللازمة للطاقات المتجددة مثل الألواح الشمسية وطاقة الرياح وتوربينات طاقة المد والجزر ، فضلاً عن المركبات الكهربائية.مشروع التقاط عناصر الأرض النادرة لسماد الجبس الفوسفاتيجبس الفوسفات هو منتج ثانوي للأسمدة ويحتوي على عناصر مشعة طبيعية مثل اليورانيوم والثوريوم.لهذا السبب ، يتم تخزينه إلى أجل غير مسمى ، مع ما يرتبط به من مخاطر تلوث التربة والهواء والماء.لذلك ، ابتكر الباحثون في جامعة ولاية بنسلفانيا نهجًا متعدد المراحل باستخدام الببتيدات المهندسة ، وهي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية يمكنها تحديد العناصر الأرضية النادرة وفصلها بدقة باستخدام غشاء مطور خصيصًا.نظرًا لأن طرق الفصل التقليدية غير كافية ، يهدف المشروع إلى ابتكار تقنيات ومواد وعمليات فصل جديدة.يقود التصميم النمذجة الحاسوبية ، التي طورتها راشيل جتمان ، المحقق الرئيسي والأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والجزيئية الحيوية في كليمسون ، مع المحققين كريستين دوفال وجولي رينر ، لتطوير الجزيئات التي ستلتصق بكيانات كيميائية معينة.سوف ينظر جرينلي في كيفية تصرفهم في الماء وسيقومون بتقييم الأثر البيئي والإمكانيات الاقتصادية المختلفة في ظل ظروف التصميم والتشغيل المتغيرة.تدعي أستاذة الهندسة الكيميائية لورين جرينلي أن: "اليوم ، ما يقدر بنحو 200000 طن من العناصر الأرضية النادرة محاصرون في نفايات الفوسفوجيبس غير المعالجة في فلوريدا وحدها."يحدد الفريق أن الاسترداد التقليدي مرتبط بالحواجز البيئية والاقتصادية ، حيث يتم استردادها حاليًا من المواد المركبة ، والتي تتطلب حرق الوقود الأحفوري وهي كثيفة العمالةسيركز المشروع الجديد على استعادتها بطريقة مستدامة وقد يتم طرحه على نطاق أوسع لتحقيق فوائد بيئية واقتصادية.إذا نجح المشروع ، فقد يقلل أيضًا من اعتماد الولايات المتحدة الأمريكية على الصين لتوفير العناصر الأرضية النادرة.تمويل مشروع المؤسسة الوطنية للعلوميتم تمويل مشروع Penn State REE بمنحة مدتها أربع سنوات قدرها 571،658 دولارًا ، بإجمالي 1.7 مليون دولار ، وهو تعاون مع جامعة كيس ويسترن ريزيرف وجامعة كليمسون.طرق بديلة لاستعادة عناصر الأرض النادرةعادةً ما يتم إجراء استرداد RRE باستخدام عمليات صغيرة النطاق ، عادةً عن طريق الترشيح والاستخراج بالمذيبات.على الرغم من كونها عملية بسيطة ، إلا أن النض يتطلب كمية كبيرة من الكواشف الكيميائية الخطرة ، لذلك فهو غير مرغوب فيه تجاريًا.الاستخلاص بالمذيبات تقنية فعالة ولكنها ليست فعالة للغاية لأنها تتطلب عمالة مكثفة وتستغرق وقتًا طويلاً.طريقة أخرى شائعة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة هي من خلال التعدين الزراعي ، المعروف أيضًا باسم التعدين الإلكتروني ، والذي يتضمن نقل النفايات الإلكترونية ، مثل أجهزة الكمبيوتر القديمة ، والهواتف ، والتلفزيون من مختلف البلدان إلى الصين لاستخراج العناصر الأرضية النادرة.وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة ، تم إنتاج أكثر من 53 مليون طن من النفايات الإلكترونية في عام 2019 ، مع حوالي 57 مليار دولار من المواد الخام التي تحتوي على كائنات كيميائية ومعادن.على الرغم من وصفها غالبًا بأنها طريقة مستدامة لإعادة تدوير المواد ، إلا أنها لا تخلو من مجموعة المشاكل الخاصة بها التي لا تزال بحاجة إلى التغلب عليها.تتطلب الزراعة الزراعية مساحة تخزين كبيرة ، ومحطات إعادة التدوير ، ونفايات مدافن النفايات بعد استعادة العناصر الأرضية النادرة ، وتنطوي على تكاليف النقل ، والتي تتطلب حرق الوقود الأحفوري.مشروع جامعة ولاية بنسلفانيا لديه القدرة على التغلب على بعض المشاكل المرتبطة بأساليب استرداد الطاقة المتجددة التقليدية إذا كان بإمكانه تلبية أهدافه البيئية والاقتصادية.
