レアアース分離の常識が変わる？革新的な「原子チャネル」技術が登場

レアアース元素の分離プロセスにおいて、固体状態での「原子チャネル」を利用する画期的な手法が提案されました。この技術は、効率的かつ精密な分離を可能にする可能性を秘めており、今後の材料科学や供給チェーンに大きなインパクトを与えるかもしれません。

いい情報だね。テキサス州アライアンスにある、MP Mineralsがそれを行っているプラントがこれだよ。[1] 産業パークの中にあるこぢんまりとした工場だけど、カリフォルニアにある巨大な鉱山から運ばれてくる鉱石で稼働してるんだ。そこには現地で選鉱を行うプラントがあってね。「選鉱」っていうのは分離の最初のステップで、岩石破砕機やスクリーン、浮遊選鉱法を使って、欲しい物質を不要な土砂から取り分ける工程のことさ。レアアースの採掘だと、目的の物質の量は不要な土砂と比べるとごくわずかなんだ。この新しい技術は、その選別された後の物質に対して使われるものだよ。こういう分離プラントは鉱山そのものに比べれば大きくはないんだけど、これまでアメリカの鉱山はレアアースの鉱石を処理のために中国へ送っていたんだよね。分離プラントが建設されるにつれて、その流れが少しずつアメリカ国内に戻ってきているってわけ。[1] https://vimeo.com/1062796280/dc953ac6d5

Chong Liuたちの研究チームは、レアアースイオンの違いの一つが、溶液中に溶け出した際にそれぞれの周囲を取り囲む水和殻のサイズにあることに気づいたんだ。ランタンのような軽いレアアースは最初の水和殻が大きく、ジスプロシウムのような重いレアアースは逆に小さい。そのサイズの違いを利用して、彼らは酸化マンガンを設計し、積み重なった層の間の隙間を水分子数個分という狭さに調整したんだ。そこにレアアースの混合原料を押し込んだというわけ。かっこいい！これってレアアースが主成分の混合物にしか使えないのかな？それとも鉱石のまま「押し込む」ことはできるんだろうか？あと、最終製品は金属として取り出せるのか、それとも酸化マンガンに挟み込まれた状態になるのかが気になるね。

すごく興味深いね。まだ初期段階だし、工業プロセスとして考えた時にスループットがどの程度になるのかは疑問だけどさ。将来的に分離プラントの主流にならないとしても、こういうアプローチが機能するってことを証明すること自体に価値があるよね。

Rowowがこの1年YouTubeで改良を続けているイオン交換膜の研究とすごく似ている気がする：https://www.youtube.com/watch?v=luulTI1RKHE&t=114s 。彼自身も、電気化学を使って採掘廃棄物からレアメタルを抽出する動画を上げているよ。