Przełom w wydobyciu pierwiastków ziem rzadkich? Naukowcy sięgają po odpady węglowe
Pierwiastki ziem rzadkich są fundamentem współczesnej technologii. Bez nich nie byłoby turbin wiatrowych, samochodów elektrycznych, smartfonów ani nowoczesnych systemów obronnych. Choć ich nazwa sugeruje niedostępność, w rzeczywistości problemem nie jest ich brak, lecz trudność i koszt wydobycia oraz oczyszczania. Teraz naukowcy z USA proponują rozwiązanie, które może znacząco zwiększyć dostępność tych strategicznych surowców – wykorzystując coś, co do tej pory uznawano za bezużyteczny balast.
Skarb ukryty w hałdach
Zespół badawczy kierowany przez naukowców z Northeastern University opracował nową metodę pozyskiwania pierwiastków ziem rzadkich z odpadów po wydobyciu węgla. Według autorów badania proces ten może być nawet trzykrotnie bardziej wydajny niż dotychczas stosowane techniki.
Odpady węglowe – mieszanina drobno zmielonych skał, wody i resztek węgla – od dekad gromadzą się w ogromnych zbiornikach osadowych. Ich głównym celem jest ochrona środowiska przed skażeniem, ale jednocześnie stanowią one poważny problem przestrzenny i ekologiczny. W Stanach Zjednoczonych większość takich odpadów jest składowana lub wykorzystywana w budownictwie, jednak ich potencjał surowcowy pozostaje w dużej mierze niewykorzystany.
Szacunki są imponujące: z około 1,5 miliarda ton odpadów węglowych można by odzyskać ponad 600 kiloton pierwiastków ziem rzadkich. Dla porównania – to ilości, które mogłyby istotnie wpłynąć na globalne łańcuchy dostaw tych surowców, dziś zdominowane przez Chiny.
Dlaczego wcześniej się nie udawało?
Dotychczasowe próby ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich z odpadów węglowych kończyły się umiarkowanym sukcesem. Problemem jest ich „uwięzienie” w strukturach minerałów ilastych, które bardzo trudno rozbić bez agresywnych, kosztownych i mało selektywnych metod chemicznych. To właśnie ta bariera sprawiła, że przemysł i nauka zaczęły szukać pierwiastków ziem rzadkich w innych, często bardziej inwazyjnych środowiskowo lokalizacjach.
Nowa metoda proponuje inne podejście.
Mikrofalowy trik chemików
Proces opracowany przez badaczy składa się z dwóch kluczowych etapów. Najpierw odpady węglowe są poddawane zasadowej wstępnej obróbce, połączonej z podgrzewaniem mikrofalowym. Dopiero później stosuje się roztwór kwasu azotowego, który oddziela pierwiastki ziem rzadkich od reszty skały.
Jak podkreślają autorzy badania, to właśnie pierwszy etap ma kluczowe znaczenie. Połączenie alkaliów i mikrofal nie prowadzi do bezpośredniego wypłukiwania pierwiastków, ale fundamentalnie zmienia strukturę minerałów, czyniąc je bardziej porowatymi i podatnymi na dalszą ekstrakcję.
– W praktyce zmieniamy trwałą strukturę tego materiału – wyjaśnia Damilola Daramola, biolog chemik z Northeastern University. – Dzięki temu pierwiastki ziem rzadkich stają się znacznie łatwiejsze do uwolnienia w kolejnym etapie.
Neodym i zielona transformacja
Jednym z najcenniejszych pierwiastków możliwych do odzyskania tą metodą jest neodym – kluczowy składnik magnesów o wysokiej mocy. Bez nich nie byłoby silników samochodów elektrycznych, turbin wiatrowych ani wielu urządzeń elektronicznych. Rosnące zapotrzebowanie na technologie niskoemisyjne sprawia, że popyt na neodym i inne pierwiastki ziem rzadkich rośnie w zawrotnym tempie.
Z tego punktu widzenia wykorzystanie odpadów węglowych – symbolu epoki paliw kopalnych – do wspierania transformacji energetycznej ma również wymiar symboliczny.
Entuzjazm z zastrzeżeniami
Choć wyniki badań są obiecujące, sami naukowcy studzą nadmierny optymizm. Proces jest kosztowny i może okazać się trudny do skalowania na poziomie przemysłowym. Dodatkowym problemem jest zmienność składu mineralnego odpadów węglowych – różnią się one znacząco w zależności od regionu, co oznacza konieczność dostosowywania procesu niemal dla każdej lokalizacji.
Dla przykładu: w samej Pensylwanii zalega około 2 miliardów ton takich odpadów, ale ich skład nie będzie identyczny jak w innych stanach czy krajach.
Co więcej, odpady węglowe zawierają również inne potencjalnie cenne pierwiastki, takie jak magnez. Idealnym scenariuszem byłoby ich jednoczesne odzyskiwanie, co jednak dodatkowo komplikuje technologię.
Krok w dobrą stronę
Mimo tych ograniczeń badanie stanowi istotny krok naprzód. Gwałtowny wzrost wydajności ekstrakcji pokazuje, że odpady węglowe mogą stać się realnym źródłem surowców strategicznych – pod warunkiem dalszych inwestycji w optymalizację procesu.
Jak podsumowują autorzy publikacji, nowe podejście dostarcza cennych informacji na temat mechanizmów uwalniania pierwiastków ziem rzadkich i otwiera drogę do bardziej efektywnego, a potencjalnie także bardziej zrównoważonego ich pozyskiwania.
Przy rosnącym globalnym zapotrzebowaniu i narastających napięciach wokół dostępu do surowców, takie innowacje mogą w przyszłości okazać się nie tylko ciekawostką naukową, ale elementem geopolitycznej układanki.
Badania zostały opublikowane na łamach Environmental Science & Technology.
Absolwentka Inżynierii Środowiska na Politechnice Warszawskiej. Specjalizuje się w technicznych i naukowych tekstach o przyrodzie, zmianie klimatu i wpływie człowieka na środowisko. W swoich artykułach łączy rzetelną wiedzę inżynierską z pasją do natury i potrzeby życia w zgodzie z otoczeniem. Uwielbia spędzać czas na łonie przyrody – szczególnie na Warmii, gdzie najchętniej odkrywa dzikie zakątki podczas pieszych wędrówek i wypraw kajakowych
Opublikowany: 30 stycznia, 2026
- Lawrence O. Ajayi, Brian Lejeune, Jochem Struppe, Jason Guo, Damilola A. Daramola; Treatment Implications for Microwave-Assisted Rare Earth Elements Extraction from Coal Mine Tailings; Physico-Chemical Treatment and Resource RecoveryOctober 27, 2025;
