Світ залежить від металів, і не лише від тих, які виробляють музиканти з довгим волоссям. Наші сучасні технології, промисловість та інфраструктура не могли б існувати без 17 цінних металів, відомих як рідкоземельні елементи (REE), які використовуються в комп'ютерах, літаках, автомобілях та інших пристроях.

Незважаючи на свою назву, рідкоземельні елементи не є такими вже й рідкісними, але їх видобуток є дорогим і складним. Однак вчені виявили, що відходи, які залишаються після спалювання викопного пального, містять величезні кількості REE, які можуть стати внутрішнім джерелом цих металів.

Рідкоземельні елементи нерівномірно розподілені по Землі, причому китайські шахти виробляють близько 70% REE і забезпечують близько 90% глобальної обробки важких рідкоземельних елементів, створюючи монополію на магніти.

REE є життєво важливими для переходу на чисту енергію, їх використовують у сонячних панелях, акумуляторах та моторах вітрових турбін, а також у медичних і оборонних технологіях. Наприклад, один винищувач F-35 містить близько 400 кілограмів (900 фунтів) REE.

Багато країн вважають, що отримання незалежного постачання REE є важливим для національної безпеки, технологічної стійкості, економічної стабільності та енергетичної незалежності. Це також допоможе створити більш кругову економіку матеріалів.

На щастя, виявляється, що існує багато REE, які просто «чекають», заховані в відходах викопного пального.

Дослідження, проведене в 2024 році в Університеті Техасу в Остіні, показало, що зола вугілля з вугільних електростанцій у США може містити майже 100 мільярдів доларів у рідкоземельних елементах, які можна видобути.

В даний час імпорт з Китаю становить близько 70% постачання REE в США. У США є лише одна велика діюча шахта REE в Каліфорнії, яка виробляє 16% світового постачання рідкоземельних елементів, і їй не вистачає національних потужностей для обробки.

Цікаво, що зола вугілля є потенційним джерелом: побічний продукт спалювання вугілля, який став можливим завдяки сотням мільйонів років екстремального тепла і тиску, що стискали давні рослини в Землі.

Після того, як більшість маси вугілля та горючих елементів згоріло, концентрація REE в отриманій золи може бути в 10 разів вищою, ніж у незгорілому вугіллі, що пропонує вже видобуте джерело критичних матеріалів.

Оцінюється, що в доступній золи вугілля міститься 11 мільйонів тонн REE, що майже вісім разів перевищує кількість, яку США мають у внутрішніх запасах.

Отже, розпочалася глобальна гонка за розробку практичних методів видобутку.

В Університеті Монаша в Австралії інженери використовують екологічно чисті кислоти для видалення REE з золи вугілля, повідомляючи про 90% відновлення всіх 17 елементів у пілотних демонстраціях.

Ця робота також є універсальною. Дослідники з Монаша стверджують, що їхній метод, якщо його масштабувати та комерціалізувати, може бути використаний на інших звичайних відходах, включаючи електронні відходи, а також відходи, які залишаються після видобутку цінних металів з руди.

«Нам не потрібно видобувати нові шахти. Ми можемо використовувати те, що вже оброблено і просто лежить на звалищі», - сказав Беннет Томас, інженер з відновлення сталих ресурсів в Монаші, додавши, що підвищена самодостатність у REE може вирішити «національний ризик».

Стаття, опублікована в 2025 році в Journal of Environmental Management, також підкреслює невикористаний потенціал золи вугілля.

Інженери Ручі Агарвал і Артур Рагаускас підрахували, що в глобальному масштабі зола вугілля може щорічно давати понад 300 000 тонн (272 000 метричних тонн) REE, «значно перевищуючи глобальний попит».

Однак традиційні методи видобутку мають багато недоліків, включаючи низькі виходи та токсичні відходи після обробки.

Дослідники в Університеті Нортheastern працюють над цією проблемою, збільшуючи виходи з традиційних методів видобутку в три рази, попередньо обробляючи відходи вугілля.

Вчені також досліджують інші варіанти, включаючи «зелені» розчини для вилуговування, використовуючи різні речовини, такі як кислоти; електрохімічні методи видобутку; та природні рішення, такі як метаболіти, створені мікробами, які осаджують REE з відходів екологічно чистим способом.

Крім того, фітомайнинг може використовувати «гіпернакопичувальні рослини», які збирають REE в своїх тканинах, використовуючи ці природні чудеса для нашої вигоди.

Однак кожен метод має свої переваги та недоліки, головним чином пов'язані з екологічною стійкістю, вимогами до ресурсів, масштабованістю та складністю.

Видобуток повинен досягти оптимального балансу, щоб отримати високоякісні REE економічно ефективним і енергоефективним способом.

Час покаже, чи будуть якісь з цих методів успішними в масштабах.