Isi unsur tanah jarang di abu batubara AS menunjukkan bahwa batubara yang ditambang dari Pegunungan Appalachian bisa menjadi angsa emas pepatah untuk bahan yang sulit ditemukan yang penting untuk membersihkan energi dan teknologi baru lainnya.
Setelah tumpahan abu batu bara tahun 2014 ke Sungai Dan di Carolina Utara dari pipa drainase yang pecah, pertanyaan tentang apa yang harus dilakukan dengan kolam retensi yang menua di negara itu dan limbah abu batu bara di masa depan telah menjadi topik yang diperdebatkan.
Salah satu ide kewirausahaan adalah mengekstrak apa yang disebut unsur tanah jarang "kritis" seperti neodymium, europium, terbium, dysprosium, itrium, dan erbium dari batu bara yang terbakar. Departemen Energi telah mengidentifikasi logam langka secara global ini sebagai prioritas penggunaannya pada energi bersih dan teknologi baru lainnya. Tapi berapa banyak unsur-unsur ini yang terkandung di berbagai sumber abu batubara di AS belum pernah dieksplorasi.
Bagian per juta
Peneliti dari Duke University mengukur kandungan unsur tanah jarang dalam sampel abu batubara yang mewakili setiap sumber batubara utama di Amerika Serikat. Mereka juga melihat berapa banyak elemen ini dapat diekstraksi dari abu menggunakan teknik industri yang umum.
Hasilnya dipublikasikan secara online di jurnal tersebut Sains dan Teknologi Lingkungan, menunjukkan bahwa batu bara dari Pegunungan Appalachian mengandung unsur tanah yang paling langka. Namun, jika teknologi ekstraksi cukup murah, ada banyak unsur tanah jarang yang bisa ditemukan di sumber lain juga.
"Departemen Energi menginvestasikan $ 20 juta ke dalam penelitian mengenai teknologi ekstraksi untuk limbah batubara, dan ada unsur milenium bernilai miliaran dolar yang terkandung di abu batubara negara kami," kata Heileen Hsu-Kim, profesor sipil dan rekayasa lingkungan.
"Jika sebuah program bergerak maju, mereka pasti ingin mengambil abu batubara dengan jumlah elemen tanah jarang yang dapat diekstraksi, dan pekerjaan kami adalah studi komprehensif pertama yang mulai melakukan survei opsi."
Para peneliti mengambil sampel abu batubara dari pembangkit listrik yang sebagian besar berlokasi di Midwest Amerika yang membakar sumber batubara dari seluruh penjuru negeri, termasuk tiga sumber terbesar: Pegunungan Appalachian, Illinois bagian selatan dan barat, dan Powder River Basin di Wyoming dan Montana. Kandungan unsur tanah jarang kemudian diuji dengan menggunakan asam hidrofluorat, yang jauh lebih kuat dan lebih efisien daripada metode industri, namun terlalu berbahaya untuk digunakan dalam skala besar.
Hasilnya menunjukkan bahwa abu yang dikumpulkan dari batu bara Appalachian Mountain memiliki jumlah elemen tanah jarang paling tinggi pada 591 miligram per kilogram (atau bagian per juta). Abu dari Illinois dan Powder River Basin mengandung 403 mg / kg dan 337 mg / kg.
Metode pemulihan dibutuhkan
Para peneliti kemudian menggunakan teknik ekstraksi industri yang umum yang menampilkan asam nitrat untuk melihat seberapa banyak unsur tanah jarang dapat dipulihkan. Abu batubara dari Pegunungan Appalachian melihat persentase ekstraksi terendah, sedangkan abu dari Powder River Basin paling tinggi. Hsu-Kim berpikir ini mungkin karena unsur tanah jarang di abu batubara Appalachian Mountain dienkapsulasi dalam matriks kaca silikat aluminium, yang asam nitratnya tidak larut dengan baik.
"Salah satu alasan untuk memilih abu batubara dari Pegunungan Appalachian adalah kandungan unsur tanah jarangnya yang tinggi, namun Anda harus menggunakan metode pemulihan selain asam nitrat," kata Hsu-Kim. "Untuk usaha masa depan untuk memulai program ekstraksi, metode pemulihan perlu disesuaikan dengan kandungan kimia abu batubara yang digunakan."
Periset juga mencoba "memanggang" abu batubara dengan zat alkali sebelum membubarkannya dengan asam nitrat. Meskipun proses tersebut belum dioptimalkan untuk tujuan pemulihan, pengujian tersebut menunjukkan peningkatan efisiensi ekstraksi yang ditandai.
"Pereaksi yang kami gunakan mungkin terlalu mahal untuk digunakan dalam skala industri, tapi ada banyak bahan kimia serupa," kata Hsu-Kim. "Triknya akan mengeksplorasi pilihan kita dan mengembangkan teknologi untuk menurunkan biaya. Dengan begitu, kita bisa memanfaatkan sumber daya yang luas ini yang saat ini hanya duduk-duduk di kolam pembuangan. "
National Science Foundation, Environmental Research and Education Foundation, dan American Coal Ash Association mendanai pekerjaan tersebut.
Sumber: Duke University
Buku terkait
at Pasar InnerSelf dan Amazon
