Tìm thấy nguyên tố đất hiếm từ tro than

Phân tích tro than lấy từ hàng loạt nhà máy điện trên khắp nước Mỹ, nhóm nghiên cứu của Đại học Texas (UT, Mỹ) phát hiện chúng chứa 11 triệu tấn nguyên tố đất hiếm - gấp gần 8 lần trữ lượng của Mỹ. Theo Giáo sư Bridget Scanlon: “Đây là minh chứng cho khả năng biến rác thành báu vật. Về cơ bản chúng tôi đang cố khép kín vòng tuần hoàn, sử dụng chất thải cũng như thu hồi tài nguyên trong chúng”.

Nguyên tố đất hiếm như scandium, neodymium, yttrium rất quan trọng với nỗ lực từ bỏ nhiên liệu hóa thạch. Chúng không quá hiếm như tên gọi, nhưng lại khó khai thác vì hầu hết các mỏ đều có chất lượng lẫn nồng độ thấp. Nhu cầu tăng cao khiến các quốc gia quyết liệt chạy đua đa dạng hóa nguồn cung. Cơ quan Năng lượng quốc tế ước tính nhu cầu đất hiếm năm 2040 sẽ gấp 7 lần hiện tại.

Hiện tại nguồn cung của Mỹ không nhiều. Mỏ đất hiếm quy mô lớn nhất trên lãnh thổ nước này là Mountain Pass ở bang California. Hơn 95% lượng đất hiếm họ cần đến phải nhập khẩu, chủ yếu từ Trung Quốc. Vì vậy bà Scanlon muốn cải thiện tình hình bằng cách tìm kiếm nguồn cung chưa từng được biết đến.

Tro than chứa lượng nguyên tố đất hiếm thấp hơn mỏ, nhưng ưu điểm là chúng có sẵn. Mỗi năm Mỹ thải ra đến khoảng 70 triệu tấn tro than.

Theo nghiên cứu, xuất xứ than quyết định mức độ dễ dàng trong chiết xuất nguyên tố đất hiếm. Tro của than khai thác từ vùng núi Appalachian có hàm lượng cao nhất nhưng tối đa chỉ chiết xuất được 30%. Tro của than khai thác từ lưu vực sông Powder có hàm lượng thấp nhất nhưng có thể chiết xuất đến 70%.

Tiến sĩ Paul Ziemkiewicz (Đại học West Virginia) lo ngại chi phí chiết xuất nguyên tố đất hiếm từ tro than sẽ cao: “Cần có a xít và ba dơ mạnh để chiết xuất. Cả hai đều rất tốn kém”. Ông cũng lưu ý rằng tro của than khai thác ở phía tây nước Mỹ dường như chứa lượng lớn khoáng chất tính kiềm, làm tăng chi phí vì kiềm trung hòa a xít. Hơn nữa hóa chất cần dùng càng nhiều thì tác động đến môi trường càng cao.

Đặc biệt tỷ lệ nguyên tố đất hiếm trong tro than không lớn nên chiết xuất chúng chẳng đem lại thay đổi gì đáng kể, ông Ziemkiewicz nói thêm. Tro than còn chứa không ít chất gây ô nhiễm như thủy ngân, asen, chì nên lưu trữ khá nguy hiểm.

Ngoài ông Ziemkiewicz, một số người cũng lo ngại việc biến tro than thành thứ có giá trị sẽ thúc đẩy khai thác nhiều than hơn.

Nhóm nghiên cứu của UT phản bác rằng số tiền từ chiết xuất nguyên tố đất hiếm có thể được sử dụng để bù đắp chi phí cải thiện phương pháp lưu trữ và quản lý tro than. Lượng tro hiện tại là đủ để khai thác chứ không khuyến khích tăng sản lượng than.