Naši savremeni životi zavise od metala poznatih kao retke zemlje. Nažalost, ovi
elementi su toliko korišćeni i popularni da ih uskoro možda nećemo imati
dovoljno da zadovoljimo potrebe društva.
Zbog svojih posebnih svojstava, ovih 17 metala su postali ključni za računarske ekrane visokih performansi, mobilne telefone i drugu elektroniku. Koriste ih kompaktne fluorescentne lampe. Kao i mašine za medicinsko snimanje, laseri, magneti velike snage, optička vlakna i pigmenti. Čak su i u punjivim baterijama električnih automobila.
Ovi elementi su takođe kapija ka klimatski prihvatljivoj budućnosti sa niskim ili nultim sadržajem ugljenika.
U 2021. godini, svet je iskopao 280.000 metričkih tona retkih zemalja. To je otprilike 32 puta više nego sredinom 1950-ih. Do 2040. godine, stručnjaci procenjuju da će nam trebati do sedam puta više nego što koristimo danas.
Ne postoje dobre zamene za većinu retkih zemalja. Tako da neće biti lako zadovoljiti naš apetit za ovim metalima. Nema ih u bogatim naslagama. Dakle, rudari moraju da iskopaju ogromne količine rude da bi ih dobili. Tada kompanije moraju da koriste mešavinu fizičkih i hemijskih procesa da koncentrišu metale i odvoje ih.
Ovi procesi troše mnogo energije. Takođe su prljavi i koriste toksične hemikalije. Još jedna zabrinutost: Kina je skoro jedino mesto gde se ovi metali kopaju i prerađuju.
Trenutno, na primer, cele Sjedinjene Države imaju samo jedan aktivni rudnik retkih zemalja.
Sve ovo objašnjava zašto istraživači žele da recikliraju ove metale. Reciklaža će „imati veoma važnu i centralnu ulogu“, kaže Ikenna Nlebedim. On je naučnik za materijale na Institutu za kritične materijale Odeljenja za energetiku. (Vodi ga Nacionalna laboratorija Ames u Ajovi.)
U roku od 10 godina, kaže Nlebedim, reciklaža bi mogla da zadovolji do jedne četvrtine potrebe za retkim zemljištima. Ako je tačno, kaže on, to bi bilo „ogromno“.
U Sjedinjenim Državama i Evropi standardno je da se reciklira od 15 do 70 procenata metala velike upotrebe, kao što je čelik. Ipak, danas se samo oko 1 odsto retkih zemalja u starim proizvodima reciklira, primećuje Simon Jowitt, geolog na Univerzitetu Nevade u Las Vegasu.
„Bakarno ožičenje se može reciklirati u više bakarnih žica. Čelik se jednostavno može reciklirati u više čelika“, kaže on. Ali mnogi proizvodi od retkih zemalja „ne mogu se mnogo reciklirati“.

Zašto? Često su mešani sa drugim metalima. Ponovo ih odvojiti može biti veoma teško. Na neki način, reciklaža retkih zemalja iz izbačenih predmeta je isto toliko izazovna kao i njihovo vađenje iz rude i prerada.
Recikliranje retkih zemalja obično koristi opasne hemikalije, kao što je hlorovodonična kiselina. Takođe koristi mnogo toplote, a samim tim i mnogo energije. A taj napor može povratiti samo malu količinu metala. Čvrsti disk računara, na primer, može da sadrži samo nekoliko grama (manje od jedne unce) metala retkih zemalja. Neki proizvodi mogu imati samo hiljaditi deo više.
Ali naučnici pokušavaju da razviju bolje pristupe recikliranju kako bi smanjili potrebu za iskopavanjem više ovih metala.

Od bakterija do soli i mlevenja

Jedan pristup regrutuje mikrobe. Gluconobacter bakterije prirodno proizvode organske kiseline. Ove kiseline mogu izvući retke zemlje kao što su lantan i cerijum, iz korišćenih katalizatora ili iz usijanih fosfora koji čine da fluorescentna svetla svetle. Bakterijske kiseline su manje štetne za životnu sredinu od drugih kiselina za ispiranje metala, kažeYOshiko Fujita. Ona je biogeohemičar u Nacionalnoj laboratoriji Idaho u Ajdaho Folsu.
U eksperimentima, te bakterijske kiseline oporavljaju samo oko četvrtine do polovine retkih zemalja iz katalizatora i fosfora. To nije tako dobro kao hlorovodonična kiselina, koja u nekim slučajevima može izdvojiti do 99 procenata. Ali pristup baziran na biologiji bi mogao biti vredan truda, izveštavaju Fujita i njen tim.
Druge bakterije takođe mogu pomoći u ekstrakciji retkih zemalja. Pre nekoliko godina, istraživači su otkrili da neki mikrobi proizvode protein koji može da uhvati retke zemlje.
Ovaj protein može da odvoji retke zemlje jedna od druge kao što je neodimijum od disprozijuma koji se koristi u mnogim magnetima. Takav sistem bi mogao da izbegne potrebu za mnogim toksičnim rastvaračima. A otpad koji ostane od ovog procesa će se biorazgraditi.
Još jedna nova tehnika koristi soli bakra – ne kiseline – da izvuče retke zemlje iz
odbačenih magneta. Neodimijum-gvožđe-bor (NIB) magneti su najveći pojedinačni korisnici retkih zemalja. Retke zemlje čine skoro jednu trećinu ovih magneta po težini. U roku od sedam godina, recikliranje neodimijuma iz NIB magneta u američkim hard diskovima moglo bi da zadovolji oko 5 procenata svetske potražnje za ovim metalom (van Kine).
Nlebedim je predvodio tim koji je razvio tehniku koja koristi soli bakra za ispiranje retkih zemalja iz magneta u usitnjenoj elektronici. Proces je takođe korišćen na ostacima od izrade magneta. Tamo bi mogao da povrati 90 do 98 procenata retkih zemalja. Izvučeni metali su dovoljno čisti da naprave nove magnete, pokazao je Nlebedimov tim. Njihov proces bi takođe mogao biti bolji za klimu. U poređenju sa jednim od glavnih načina na koji se retke zemlje iskopavaju i prerađuju u Kini, metoda bakra i soli ima manje od polovine svog ugljeničnog otiska.
Kompanija iz Ajove pod nazivom TdVib upravo je izgradila pilot postrojenje za
korišćenje ovog procesa bakra i soli. Ima za cilj proizvodnju dve tone oksida retkih zemalja mesečno. Recikliraće retke zemlje sa starih hard diskova iz centara podataka.
Noveon Magnetics je kompanija u San Markosu u Teksasu. Već pravi reciklirane NIB magnete. Nakon demagnetizacije i čišćenja odbačenih magneta, melje metal u prah. Taj prah se koristi za pravljenje novih magneta. Ovde nema potrebe da prvo izdvajate i odvajate retke zemlje. Konačni proizvod može biti više od 99 posto recikliranog magneta.
U poređenju sa uobičajenim načinom pravljenja NIB magneta, ovaj metod smanjuje potrošnju energije za oko 90 procenata, objavili su istraživači u radu iz 2016. Noveon takođe procenjuje da oslobađa samo upola manje ugljen-dioksida, gasa staklene bašte.

Sakupljanje proizvoda za reciklažu ostaje problem

Mnoge zajednice imaju programe prikupljanja metala, papira ili stakla za reciklažu. Ništa slično ne postoji za sakupljanje otpadnih proizvoda koji sadrže retke zemlje, kaže Fujita, iz Nacionalne laboratorije u Ajdahu. Pre nego što počne reciklaža retkih zemalja, moraćete da dođete do onih delova koji sadrže vredne metale.
Apple je pokrenuo napore da reciklira deo svoje elektronike. Njegov robot Daisy može da demontira iPhone. A prošle godine, Apple je najavio par robota: Taz i Dave – koji pomažu u recikliranju retkih zemalja. Taz može da prikupi module koji sadrže magnet koji se obično gube tokom usitnjavanja elektronike. Dave može da povrati magnete sa drugog dela iPhone-a.
Ipak, bilo bi mnogo lakše kada bi kompanije dizajnirale proizvode na način koji olakšava reciklažu, kaže Fujita.
Ali bez obzira na to koliko je dobra reciklaža, Jovitt ne vidi potrebu da se zaobiđe
potreba za povećanjem rudarskih napora. Glad društva za retkim zemljama je prevelika i raste. On se, međutim, slaže da je reciklaža potrebna. „Bolje je da pokušamo da izvučemo ono što možemo“, kaže on, „nego da to samo bacimo na deponiju.“