在大自然的一个惊人丰富的地方，一种安全的食品级溶剂被用来从煤灰中提取极其稀有的稀土金属，在不损害环境的情况下减少灰分的数量，同时增加了重要的国家资源。
煤灰是不受欢迎但普遍存在的煤动力残留物。稀土金属被用于从潜艇到智能手机等一系列现代设备。
使用水、二氧化碳和食品级柠檬酸的分离技术是桑迪亚国家实验室专利申请的主题。
这项技术不仅可以以对环境无害的方式回收稀土金属，而且还可以通过减少散布在美国的煤炭废物的毒性来改善环境。
徐光平，研究首席研究员，桑迪亚国家实验室
“从煤灰中无害地提取稀土金属不仅为计算机芯片、智能手机和其他高科技产品(包括战斗机和潜艇)提供了必不可少的材料来源，而且还使煤灰更清洁、毒性更小，使其可直接作为混凝土填料或农业表土再利用，”Xu 补充道。
如果广泛采用该技术，则可以将目前对环境排斥的煤灰变成商业上可行的产品。
开采稀土金属的环保方法
徐说，在采矿中用作化学分离器的最标准的酸——硫酸、硝酸或磷酸——也可以从煤灰中提取稀土金属，但会产生大量的酸性废物，使环境恶化。
在美国，对环境有害的酸会使清理成本超出经济可行性。
徐光平，研究首席研究员，桑迪亚国家实验室
徐执行的桑迪亚技术使用柠檬酸作为稀土金属的载体，以从主体材料煤灰中分离。萃取过程是通过使用超临界二氧化碳溶剂实现的。Xu 的 Sandia 同事 Yongliang Xiong 推荐了柠檬酸，这是一种经常使用的环保化学品，用于将金属固定在溶液中。
徐发现，一天之内，在 158°F (70°C) 和 1,100 磅/平方英寸的压力下(大约是标准大气压的 70 倍)，该技术提取了煤废料样品中 42% 的稀土金属。
世界上大约 95% 的稀土金属资源来自中国的矿山。这些矿山在使用对环境有害的技术时执行效率较低的分离。
理论上，一家美国公司可以利用这种技术开采煤炭和煤炭副产品以获取稀土金属，并与中国矿业竞争。
徐光平，研究首席研究员，桑迪亚国家实验室
此外，为了美国的国家安全，“拥有稀土金属的替代来源以避免受外国供应的支配可能是合理的，”他说。
徐说，仅仅为了再利用而净化煤灰应该是有益的。煤灰作为原料并不稀缺。根据 2016 年发表在《环境科学与技术》杂志上的一项研究，“每年产生约 1.15 亿吨煤燃烧产物，其中包括 4500 万吨飞灰”，这是最轻的煤灰类型。
徐解释说，这些数字即使在今天也很有趣。
“如果我们不对煤灰进行解毒和再利用，那么从长远来看，它们将被丢弃在池塘和垃圾填埋场中，并且需要花费数十亿美元进行清理，”他说。为了帮助降低这种结果的可能性，“我们希望在不久的将来对我们的提取技术进行更大规模和各种煤基来源的测试。”
碳封存也是一种可能
徐的桑迪亚同事马克·里加利说，这项技术还可以为二氧化碳的利用和封存铺平道路。Rigali 与 Xu 一起研究了使用柠檬酸和超临界二氧化碳从通常富含金属的油气页岩中提取金属的方法。
“使用现有的油气压裂井，可以经济高效地使用柠檬酸和超临界二氧化碳开采金属，同时在地下处理二氧化碳，”里加利说。
里加利说，二氧化碳的地下储存将防止其进入大气并影响气候变化。
该研究得到了桑迪亚实验室指导的研究与开发计划的帮助。
