دانشمندان مقدار زیادی از فلزات نادر مورد نیاز برای انرژی پاک را در زباله‌های سمی زغالسنگ پیدا کردند
میلیون‌ها تن خاکستر زغالسنگ که از سوزاندن کثیف‌ترین سوخت فسیلی کره زمین باقی مانده، در دریاچه‌ها و محل‌های دفن زباله قرار گرفتهاند و قادرند به آبهای سطحی نفوذ کرده و خاک را آلوده کنند. اما این زباله سمی ممکن است همچنین یک گنجینه برای عناصر نادر زمین باشد که برای پیشبرد جهان به سمت انرژی پاک مورد نیاز است.
بر اساس تحقیقات اخیر انجام شده توسط دانشگاه تگزاس در آستین، دانشمندان خاکستر زغالسنگ را از نیروگاه‌های سراسر ایالات متحده تحلیل کردند و دریافتند که ممکن است حاوی حداکثر ۱۱ میلیون تن عناصر نادر زمین باشد، تقریباً هشت برابر مقدار موجود در ذخایر داخلی ایالات متحده، که ارزش آن حدود ۸.۴ میلیارد دلار است.
این موضوع یک منبع بالقوه بزرگ از عناصر نادر زمین داخلی را بدون نیاز به معدن‌کاری جدید ارائه می‌دهد. بریجت اسکالن، نویسنده مطالعه و استاد تحقیق در مدرسه علوم زمین جکسون دانشگاه تگزاس معتقد است: "این واقعاً مصداق شعار '(تبدیل) زباله به گنج' است. ما اساساً سعی داریم چرخه را ببندیم و از زباله‌ها استفاده کنیم و منابع موجود در آن‌ها را بازیابی کنیم."
این فلزات به اصطلاح نادر، گروهی از عناصر فلزی مانند اسکاندیم، نئودیمیم و ایتریم هستند. آن‌ها نقش حیاتی در فناوری‌های پاک، از جمله خودروهای الکتریکی، پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی ایفا می‌کنند.
برخلاف نامشان، این فلزات در طبیعت نادر نیستند، اما استخراج و جداسازی آن‌ها از سنگ معدن اطرافشان می‌تواند دشوار باشد، به طوریکه تقاضا از عرضه پیشی گرفته است.
با دور شدن جهان از سوخت‌های فسیلی گرمازا، نیاز به عناصر نادر بیشتر خواهد شد. بر اساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی، پیش‌بینی می‌شود که تقاضا برای این فلزات تا سال ۲۰۴۰ تا هفت برابر سطح کنونی افزایش یابد.
با اینحال، عرضه ایالات متحده همچنان کم است. تنها معدن بزرگ عناصر نادر در این کشور، معدن Mountain Pass در کالیفرنیا است. این کشور در حال حاضر بیش از ۹۵٪ از عناصر نادر خود را وارد می‌کند که اکثریت قریب به اتفاق آن‌ها از چین تأمین می‌شود و این موضوع مسائل مربوط به زنجیره تأمین و امنیت را به همراه دارد.
بریجت اسکالن، یکی از نویسندگان مطالعه، به CNN گفت: "ما باید وضعیت را بهبود ببخشیم." او افزود که به همین دلیل توجه به منابع غیرمتعارف عناصر نادر در حال افزایش است و "یکی از این منابع زغالسنگ و محصولات جانبی آن است."
خاکستر زغالسنگ نسبت به آنچه که می‌توان به‌طور مستقیم از ذخایر زیرزمینی استخراج کرد، حاوی غلظت‌های نسبتاً پایینی از عناصر نادر است. مزیت این است که این مواد به راحتی در دسترس هستند. هر سال حدود ۷۰ میلیون تن خاکستر زغالسنگ در ایالات متحده تولید می‌شود.
دیوین باگدوناس، یکی از نویسندگان مطالعه و دانشمند تحقیق در دانشگاه وایومینگ گفت: "حجم زیادی از این مواد در سرتاسر کشور وجود دارد و فرآیند اولیه استخراج... قبلاً برای ما انجام شده است."
این مطالعه نشان داد مکان زغالسنگ منبع تعیین‌کننده‌ای برای سهولت استخراج عناصر نادر است.
خاکستر زغالسنگ از حوضه Appalachian بیشترین مقدار عناصر نادر را در خود دارد، اما تنها ۳۰٪ از آن قابل استخراج است. خاکستر زغالسنگ از حوضه رود Powder ، که در ایالت‌های وایومینگ و مونتانا قرار دارد، کمترین غلظت متوسط عناصر را دارد اما بیش از ۷۰٪ آن قابل استخراج است.
فرآیند استخراج از خاکستر زغالسنگ می‌تواند پرهزینه باشد. به اعتقاد پل زیِمکیویچ، مدیر مؤسسه تحقیقات آب در دانشگاه ویرجینیای غربی که در این مطالعه مشارکت نداشت "هزینه‌های معدن‌کاری باید با میزان محصولی که می‌توان بازیابی کرد، مقایسه شود."
"برای استخراج عناصر نادر زمین به اسیدها و بازهای قوی نیاز است. هر دوی آن‌ها گران هستند". خاکستر زغالسنگ می‌تواند حاوی غلظت‌های بالاتری از مواد معدنی قلیایی باشد، که این موضوع هزینه‌ها را افزایش می‌دهد زیرا قلیایی بودن، اسید را خنثی می‌کند.
هرچه مواد شیمیایی بیشتری برای این فرآیند نیاز باشد، تأثیرات زیست‌محیطی بالقوه بالاتر خواهد بود.
عناصر نادر زمین تنها درصد کمی از خاکستر زغالسنگ را تشکیل می‌دهند، بنابراین استخراج آن‌ها "حجم زباله‌ای که نیاز به دفع و ذخیره‌سازی دارد را تغییر نخواهد داد." خاکستر زغالسنگ حاوی آلاینده‌هایی مانند جیوه، آرسنیک و سرب است که آن را به یک جریان زباله بسیار پرخطر تبدیل می‌کند.
با اینحال، نویسندگان مطالعه پیشنهاد می‌کنند که ارزش استخراج فلزات نادر می‌تواند برای جبران هزینه‌های بهبود روش‌های ذخیره‌سازی و مدیریت خاکستر زغالسنگ استفاده شود.
در آوریل، دولت بایدن اعلام کرد که ۱۷.۵ میلیون دلار سرمایه‌گذاری در پروژه‌هایی برای استخراج عناصر نادر از زغالسنگ و ضایعات آن انجام می‌دهد.
وزیر انرژی، جنیفر گرانهولم، در بیانیه‌ای در آن زمان گفت: "این تأمین مالی امنیت ملی ما را افزایش خواهد داد و به بازسازی بخش تولید آمریکا و احیای جوامع انرژی و معدن در سرتاسر کشور کمک خواهد کرد."
برخی نگران این مسئله هستند که تبدیل خاکستر زغالسنگ به چیزی با ارزش ممکن است به ترویج بیشتر زغالسنگ، کثیف‌ترین سوخت فسیلی گرمازا، منجر شود.
این موضوع نگرانی زیادی برای اسکالن ایجاد نکرده است. او گفت: "ما عمدتاً از زباله‌های قدیمی استفاده خواهیم کرد." بر اساس گزارش وزارت انرژی، در حال حاضر بیش از ۲ میلیارد تن خاکستر زغالسنگ در سراسر ایالات متحده ذخیره شده است. یک سخنگوی وزارت انرژی گفت: "هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که وابستگی آینده به خاکستر زغالسنگ به عنوان ماده اولیه برای مواد حیاتی، انگیزه‌ای برای تولید برق از زغالسنگ ایجاد کند."
اسکالن گفت" هدف کلی‌تر این است که راه‌هایی برای به دست آوردن مجموعه‌ای از محصولات از زغالسنگ علاوه بر عناصر نادر پیدا شود، تا بدون سوزاندن از آن ارزش استخراج کنیم".