عناصر خاکی کمیاب (REEs) شامل 17 عنصر فلزی هستند که از 15 لانتانید در جدول تناوبی تشکیل شده اند: La, Ce, Pr.........
بسیاری از آنها به اندازه نام گروه نادر نیستند، اما در قرن 18 و 19 در مقایسه با سایر عناصر رایج "زمین" مانند آهک و منیزیا نامگذاری شده اند.سریم رایج ترین REE و فراوانتر از مس یا سرب است.با این حال، از نظر زمین‌شناسی، عناصر REE به ندرت در ذخایر متمرکز یافت می‌شوند، به‌عنوان مثال، لایه‌های زغال سنگ، استخراج آنها را از نظر اقتصادی دشوار می‌کند.آنها در عوض در چهار نوع سنگ اصلی غیر معمول یافت می شوند.کربناتیت‌ها، که سنگ‌های آذرین غیرمعمولی هستند که از ماگماهای غنی از کربنات، تنظیمات آذرین قلیایی، رسوبات رس جذب‌کننده یون و رسوبات پلاسرهای حامل مونازیت-گزنوتایم به دست می‌آیند.چین 95 درصد از عناصر کمیاب زمین را برای برآوردن تقاضا برای سبک زندگی پیشرفته و انرژی های تجدیدپذیر استخراج می کند.از اواخر دهه 1990، چین بر تولید REE تسلط داشت و از ذخایر رس جذب کننده یون خود، معروف به "رس های چین جنوبی" استفاده کرد.این کار برای چین مقرون به صرفه است زیرا رسوبات خاک رس استخراج عناصر REE با استفاده از اسیدهای ضعیف ساده است.عناصر خاکی کمیاب برای انواع تجهیزات پیشرفته از جمله کامپیوتر، پخش کننده دی وی دی، تلفن های همراه، نورپردازی، فیبر نوری، دوربین ها و بلندگوها و حتی تجهیزات نظامی مانند موتورهای جت، سیستم های هدایت موشک، ماهواره ها و ضد استفاده می شوند. -دفاع موشکیهدف از توافقنامه اقلیمی پاریس در سال 2015، محدود کردن گرمایش جهانی به زیر 2 درجه سانتیگراد، ترجیحاً 1.5 درجه سانتیگراد، در سطوح پیش از صنعتی شدن است.این امر تقاضا برای انرژی های تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی را افزایش داده است، که برای کار کردن به REE نیز نیاز دارند.در سال 2010، چین اعلام کرد که صادرات REE را کاهش می دهد تا تقاضای خود را افزایش دهد، اما همچنین موقعیت غالب خود را برای تامین تجهیزات پیشرفته به بقیه جهان حفظ خواهد کرد.چین همچنین در یک موقعیت اقتصادی قوی برای کنترل عرضه عناصر REE مورد نیاز برای انرژی های تجدیدپذیر مانند پنل های خورشیدی، توربین های بادی و نیروی جزر و مدی و همچنین وسایل نقلیه الکتریکی قرار دارد.پروژه جذب عناصر کمیاب خاکی کود فسفوژیپسومفسفوژیپس یک محصول جانبی کود است و حاوی عناصر رادیواکتیو طبیعی مانند اورانیوم و توریم است.به همین دلیل، با خطرات مرتبط با آلودگی خاک، هوا و آب، به طور نامحدود ذخیره می شود.بنابراین، محققان دانشگاه ایالتی پن، رویکردی چند مرحله‌ای با استفاده از پپتیدهای مهندسی شده، رشته‌های کوتاهی از اسیدهای آمینه ابداع کرده‌اند که می‌توانند به‌دقت REEها را با استفاده از یک غشای توسعه‌یافته خاص شناسایی و جدا کنند.از آنجایی که روش‌های جداسازی سنتی کافی نیستند، هدف پروژه ابداع تکنیک‌ها، مواد و فرآیندهای جداسازی جدید است.این طراحی توسط مدل‌سازی محاسباتی انجام شده است که توسط راشل گتمن، محقق اصلی و دانشیار مهندسی شیمی و بیومولکولی در کلمسون، با محققین کریستین دووال و جولی رنر، توسعه داده شده است که مولکول‌هایی را توسعه می‌دهند که به REEهای خاص متصل می‌شوند.گرینلی به نحوه رفتار آنها در آب نگاه خواهد کرد و اثرات زیست محیطی و پتانسیل های اقتصادی مختلف را تحت شرایط طراحی و عملیاتی متغیر ارزیابی خواهد کرد.لورن گرینلی، پروفسور مهندسی شیمی، ادعا می کند که: "امروزه، تخمین زده می شود که 200000 تن عناصر کمیاب خاکی تنها در فلوریدا در ضایعات فسفوژیپس فرآوری نشده به دام افتاده اند."این تیم شناسایی می کند که بازیابی سنتی با موانع زیست محیطی و اقتصادی همراه است، به طوری که آنها در حال حاضر از مواد کامپوزیتی که نیاز به سوزاندن سوخت های فسیلی دارند و کار فشرده ای هستند، بازیافت می شوند.پروژه جدید بر بازیابی آنها به روشی پایدار تمرکز خواهد کرد و ممکن است در مقیاس بزرگتر برای منافع زیست محیطی و اقتصادی اجرا شود.اگر این پروژه موفقیت آمیز باشد، می تواند وابستگی ایالات متحده به چین برای تامین عناصر کمیاب خاکی را نیز کاهش دهد.تامین مالی پروژه بنیاد ملی علومپروژه REE ایالت پن با کمک مالی چهار ساله به مبلغ 571658 دلار، مجموعاً 1.7 میلیون دلار، و با همکاری دانشگاه کیس وسترن رزرو و دانشگاه کلمسون تأمین می شود.راه های جایگزین برای بازیابی عناصر کمیاب زمینبازیابی RRE معمولاً با استفاده از عملیات در مقیاس کوچک، معمولاً با شستشو و استخراج با حلال انجام می شود.اگرچه شسته شدن فرآیند ساده ای است، اما به مقدار زیادی از معرف های شیمیایی خطرناک نیاز دارد، بنابراین از نظر تجاری نامطلوب است.استخراج با حلال یک تکنیک موثر است اما بسیار کارآمد نیست زیرا کار فشرده و زمان بر است.راه متداول دیگر برای بازیابی عناصر REE از طریق کشاورزی است که به عنوان استخراج الکترونیکی نیز شناخته می شود، که شامل حمل و نقل زباله های الکترونیکی مانند رایانه های قدیمی، تلفن ها و تلویزیون از کشورهای مختلف به چین برای استخراج REE است.بر اساس برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد، بیش از 53 میلیون تن زباله الکترونیکی در سال 2019 تولید شد که حدود 57 میلیارد دلار مواد خام حاوی عناصر REE و فلزات بود.اگرچه اغلب به عنوان روشی پایدار برای بازیافت مواد مطرح می شود، اما بدون مجموعه ای از مشکلات نیست که هنوز باید بر آنها غلبه کرد.کشاورزی نیاز به فضای زیادی برای ذخیره سازی، کارخانه های بازیافت، زباله های دفن زباله پس از بازیافت REE و هزینه های حمل و نقل دارد که نیاز به سوزاندن سوخت های فسیلی دارد.پروژه دانشگاه ایالتی پن این پتانسیل را دارد که بر برخی از مشکلات مرتبط با روش های سنتی بازیابی REE غلبه کند، اگر بتواند اهداف زیست محیطی و اقتصادی خود را برآورده کند.
