Il loro lavoro, pubblicato sulla rivista internazionale Global Challenges , svela una profondità di comprensione recentemente acquisita che era stata precedentemente inesplorata in questo campo. Nel complesso, i risultati segnano un progresso significativo e promettono di rimodellare la nostra comprensione della formazione dei minerali delle terre rare.

Fondamentalmente, poiché la domanda globale di elementi delle terre rare continua ad aumentare, in gran parte per soddisfare la crescente domanda di telefoni cellulari, batterie e altoparlanti in cui vengono utilizzati, le intuizioni di questa ricerca potrebbero avere implicazioni di vasta portata e varie conseguenze a livello industriale e ambientale. applicazioni.

Contrariamente alle ipotesi precedenti, la nuova ricerca rivela che la formazione di bastnäsite, il principale minerale delle terre rare sfruttato dall'industria, non è un processo semplice ma guidato da un'interazione molto complessa di molteplici fattori.

L'approccio sperimentale prevedeva lo studio dell'interazione tra soluzioni contenenti più elementi delle terre rare e comuni minerali di carbonato di calcio-magnesio come calcite, aragonite e dolomite (che sono onnipresenti in natura) in condizioni idrotermali comprese tra 21°C e 210°C. Il team ha testato due tipi di soluzioni:una con uguali concentrazioni di terre rare e un'altra che simulava concentrazioni più tipiche dei normali fluidi idrotermali presenti sulla Terra.

I risultati mostrano che quando i comuni minerali di carbonato di calcio-magnesio reagiscono con fluidi ricchi di terre rare, cambiano le loro strutture e composizioni chimiche, formando una serie di minerali contenenti terre rare con nomi esotici come lantanite, kozoite, bastnasite e cerianite, con sostanze chimiche, forme e texture molto complesse.

Particolarmente interessante è che diversi tipi di soluzioni portano a risultati distinti:ad esempio, soluzioni a pari concentrazione promuovono la cristallizzazione di kozoite e bastnasite, mantenendo rapporti simili di terre rare nei solidi e nelle soluzioni.

Al contrario, i fluidi idrotermali che imitano quelli presenti sulla Terra danno origine a minerali contenenti terre rare con varie distribuzioni elementari e alcuni di questi subiscono persino processi di decarbonatazione dovuti alla formazione di ossidi di terre rare.

In definitiva, gli esperimenti mostrano la natura estremamente dinamica della formazione dei minerali delle terre rare, con minerali instabili che si trasformano in minerali più stabili nel tempo e talvolta sviluppano strutture influenzate da reazioni minerali adiacenti che sottolineano ulteriormente la complessità del processo.

Le implicazioni di questa ricerca si estendono ben oltre il laboratorio. Comprendere i complessi processi coinvolti nella formazione dei bastnäsite ha profonde implicazioni sia per i geologi che per l’industria. La ricerca dimostra che è fortemente necessario lo sviluppo di modelli di simulazione avanzati, che consentano agli scienziati di replicare le condizioni naturali ed esplorare metodi alternativi per l'estrazione o la sintesi dei minerali.

Sebbene le sfide permangano, le intuizioni di questo studio aprono la porta a nuovi protocolli sperimentali per comprendere il destino degli elementi delle terre rare nei minerali geologici complessi in cui si concentrano.

Melanie Maddin, Ph.D. Candidato in Geologia presso la Scuola di Scienze Naturali del Trinity, è l'autore principale di questo studio. Ha detto:"Questi risultati mettono in discussione i modelli precedentemente applicati alla formazione dei minerali delle terre rare.

"La nostra ricerca evidenzia la dipendenza dei percorsi di cristallizzazione, della cinetica di formazione dei minerali e della struttura chimica da una miriade di fattori, tra cui le concentrazioni di terre rare, i raggi ionici, la temperatura, il tempo e la solubilità del grano ospite."

Juan Diego Rodriguez-Blanco, ricercatore principale del gruppo di ricerca e professore presso la Scuola di Scienze Naturali del Trinity, ha sottolineato l'importanza di questi risultati nella comprensione non solo della formazione bastnäsite ma anche del campo più ampio della mineralogia delle terre rare.

Il dottor Rodriguez-Blanco, un ricercatore finanziato presso iCRAG (Centro di ricerca in geoscienze applicate della Science Foundation Ireland), ha dichiarato:"Questo studio apre nuove strade per la ricerca in geochimica e mineralogia, aprendo la strada a una comprensione più completa dei processi di formazione dei minerali. "