Відходи, що залишаються після спалення викопного палива, можуть містити справжній скарб рідкоземельних елементів на мільярди доларів. У статті 2024 року геологи підрахували, що зола, яка залишається після спалювання вугілля на теплових електростанціях, може містити рідкоземельних елементів на суму до 165 мільярдів доларів США — і до 97 мільярдів доларів з них може бути реально добуто. За словами команди на чолі з геонауковцями з Техаського університету в Остіні, робота над вилученням цих елементів може забезпечити США власним джерелом критично важливих матеріалів без складнощів шахтного видобутку чи залежності від імпорту, який наразі становить більшу частину рідкоземельних поставок країни. «Це справжній приклад принципу “зі сміття — в скарб”», — каже геолог Бриджит Скэнлон зі Школи геонаук Джексона. «Ми намагаємося замкнути цикл: використовувати відходи та вилучати ресурси з цих відходів, одночасно зменшуючи вплив на довкілля». Рідкоземельні елементи (REEs) — це група з 17 елементів: 15 лантаноїдів у періодичній таблиці, а також ітрій і скандій. У США їх класифікують як «критичні мінерали», і вони є необхідними для сотень технологій та галузей, включно з батареями, вітротурбінами, електромобілями та смартфонами. США мають дуже незначні власні запаси рідкоземів. Натомість країна майже повністю залежить від імпорту, понад 70% якого надходить з Китаю. Однак недавні дослідження вказують, що невикористане джерело рідкоземельних елементів може бути буквально на поверхні: 52 мільярди тонн відходів вугільної золи, накопичених американськими електростанціями з 1950-х років. Ось як це працює. Вугілля — це древні скам’янілі рештки рослин, які вбирають сліди різних матеріалів упродовж мільйонів років. Ці домішки настільки мізерні, що їх видобуток ніколи не був економічно виправданим — їхня цінність точно не перевищила б цінність самого вугілля як палива. Але при спалюванні вугілля відбувається цікаве. Горючі компоненти — вуглець, водень і сірка — згорають і перетворюються на гази, залишаючи після себе негорючі речовини: глинисті мінерали, кварц і рідкоземельні елементи. Оскільки більша частина маси вугілля зникає у вигляді диму, концентрація рідкоземельних елементів у склоподібній золі зростає в 4–10 разів порівняно з вихідним вугіллям. Слід уточнити: ці концентрації все ще значно нижчі за комерційні руди. Але збагачення вугільної золи не потребує додаткового видобутку — використовується те, що вже було піднято на поверхню, — тож це може бути варте зусиль. Команда під керівництвом Скэнлон і геолога Роберта Ріді зібрала десятиліття даних про склад золи, ефективність вилучення та місця її зберігання по всій території США. Вони підрахували, що між 1985 і 2021 роками у доступних відкладеннях вугільної золи може міститися 11 мільйонів тонн рідкоземельних елементів — майже у вісім разів більше, ніж у нинішніх офіційних резервах США. Загальна теоретична вартість 15 лантаноїдів у всій американській вугільній золі становить близько 56 мільярдів доларів. Залежно від місця, доступними для переробки є 30–70% цієї золи, що зменшує сумарну вартість доступних запасів до 14 мільярдів доларів. Лантаноїди, які реально можна вилучити з цієї доступної золи, оцінюються до 8,4 мільярда доларів. Однак, якщо додати ітрій і скандій, ці цифри зростають до загальної вартості 165 мільярдів доларів, з яких 97 мільярдів можуть бути відновлені, за даними дослідження. Це здебільшого теоретичні розрахунки — методи вилучення ще вивчаються. Але скарб настільки цінний, що вчені та уряд США вже серйозно розглядають такі можливості. «Окрім зміцнення енергетичної безпеки США за рахунок розвитку рідкоземельних ресурсів, економічна вигода від їхнього виробництва може допомогти компенсувати витрати на очищення неізольованих відстійників або ставків золи у вразливих регіонах», — зазначають дослідники. «Потенціал видобутку рідкоземельних елементів із вугільної золи слід оцінювати у всьому світі, де такі відходи доступні». Є й інші потенційні джерела рідкоземельних елементів, але багато з них також мають труднощі з видобутком. Останніми роками вчені припустили, що вулкани можуть бути перспективним джерелом цих цінних мінералів. «Вимерлі залізовмісні вулкани часто розробляють для видобутку залізної руди», — пояснив геолог Майкл Аненбург з Австралійського національного університету в The Conversation. «Наші результати показують, що існуючі шахти в таких місцях можуть бути модифіковані для виробництва рідкоземів». Ще одне джерело — рослини. У дослідженні, опублікованому цього місяця, вчені виявили папороть із дивовижною суперсилою: вона здатна накопичувати та зберігати рідкоземельні елементи з металевих ґрунтів, фактично природним шляхом «видобуваючи» їх. «Рідкоземельні елементи — критично важливі метали для чистої енергетики та високих технологій, але їхнє постачання стикається з екологічними та геополітичними викликами», — зазначають геонауковець Люцін Хе з Китайської академії наук і його колеги. «Фітомайнінг — зелена стратегія, що використовує гіперакумуляторні рослини для вилучення металів із ґрунту — має потенціал для сталого постачання рідкоземів, але поки що лишається недостатньо дослідженим». Поки вчені досліджують нові можливості, очевидно одне: дуже багато залежить від того, як саме світ вирішить видобувати ці цінні елементи. Дослідження вугільної золи було опубліковане у листопаді 2024 року в International Journal of Coal Science & Technology.