Gli americani usano gli elementi delle terre rare (REE) ogni giorno, senza saperlo. Infatti, sono fondamentali per la società. Rick Honaker, professore di ingegneria mineraria presso l'Università del Kentucky, sa tutto di questi affascinanti elementi e dell'elettronica moderna che rendono possibili.

I REE sono una serie di 17 elementi chimici presenti nella crosta terrestre. "Su una tavola periodica, sono tipicamente la serie dei lantanidi, che è la riga orizzontale nella parte inferiore della tavola periodica, più scandio e ittrio. Tutti questi elementi sono estremamente importanti per le applicazioni quotidiane, " ha detto Honaker.

Per esempio, europio è un fosforo che produce colore utilizzato negli schermi video, compresi monitor di computer e televisori al plasma. Il neodimio è un potente magnete utilizzato negli smartphone, televisori, laser, batterie ricaricabili e dischi rigidi. Grazie alle loro proprietà chimiche uniche, I REE sono componenti essenziali delle tecnologie che abbracciano una vasta gamma di applicazioni, come i sistemi di comunicazione, trasporto, sanità e difesa nazionale.

La domanda di REE è aumentata costantemente. In tutto il mondo, la produzione di veicoli elettrici dovrebbe crescere fino a raggiungere i 30 milioni di auto all'anno entro il 2025. "Ci sono circa cinque chilogrammi di terre rare in ogni veicolo elettrico, e prevediamo che la produzione di veicoli elettrici aumenterà in modo esponenziale, quasi raddoppiando la quantità di terre rare che produciamo oggi".

Il problema? Attualmente, circa il 90% dei REE mondiali è prodotto e fabbricato in Cina. Ora, è il momento per gli Stati Uniti di trovare una soluzione economicamente fattibile.

È qui che entra in gioco Honaker.

Nel 2017, il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha selezionato il progetto su scala pilota di Honaker per passare a una seconda fase di ricerca nel tentativo di recuperare questi elementi dal carbone e dai sottoprodotti del carbone. Il Dipartimento dell'Energia (DOE) ha investito 6 milioni di dollari nel progetto e i partner hanno contribuito con altri 1,5 milioni di dollari in due anni e mezzo per un totale di 7,5 milioni di dollari.

Honaker ha recentemente lanciato un impianto di lavorazione su scala pilota volto a recuperare REE dal carbone e dai suoi sottoprodotti nella contea di Webster. "Inizieremo producendo un mix concentrato, e abbiamo avuto successo in laboratorio, in una forma continua, producendo effettivamente un prodotto di terre rare puro al 99%. Così, lo faremo, ma faremo anche un ulteriore passo avanti e produrremo effettivamente concentrati di terre rare".

In caso di successo, il processo fornirebbe una fonte nazionale di REE. ti starai chiedendo, perché il Kentucky sta conducendo questa impresa? Una delle maggiori fonti di elementi delle terre rare negli Stati Uniti è il giacimento di carbone Fire Clay nel Kentucky orientale. "Poiché il carbone è una delle principali fonti economiche in alcune parti del nostro stato, fornire un mezzo per recuperare un importante sottoprodotto aggiunge forza economica e redditività alle industrie del carbone, " Continuò Honaker. "Quindi, ecco perché il Kentucky è interessato a svilupparlo, così come il fatto che il Commonwealth è uno stato manifatturiero piuttosto grande."

Honaker non ha dubbi che riuscirà a recuperare. Così, alla domanda su quale sarà la parte più impegnativa di questa ricerca, lui ha risposto, "Economia. Cercare di essere in grado di produrlo anche come sottoprodotto, e per essere parsimoniosi nel farlo, è probabilmente la nostra sfida più significativa."

Globale, Honaker rimane ottimista, perché ha alle spalle un incredibile team di ricercatori e studenti.

"Le opportunità di formazione che abbiamo sono enormi, e questo porta molte soddisfazioni, perché è proprio questo il motivo per cui siamo qui:educare e sviluppare la tecnologia. Voglio dire, quante volte hai un'opportunità, come studente, sia come laureandi che come laureati, essere coinvolti in un progetto così significativo?"

Le istituzioni e gli investigatori coinvolti nel progetto includono, Josh Werner e Wencai Zhang (Università del Kentucky); Roe-Hoan Yoon, Gerald Luttrell e Aaron Noble (Virginia Tech); e Qingqing Huang (Università della Virginia Occidentale).

Il completamento del progetto è previsto per marzo 2020. Fino ad allora, Honaker e il suo team saranno "molto impegnati".