Nova pesquisa revela extrema complexidade na formação de minerais de terras raras, vitais para a indústria de tecnologia
Texturas simplectíticas encontradas em rochas sintéticas contendo carbonatos de terras raras e minerais óxidos. Crédito:Desafios Globais (2024). DOI:10.1002/gch2.202400074 Num novo estudo, investigadores da Trinity revelaram que uma miríade de factores intrincados influenciam a génese e a química da bastnasita e dos carbonatos de terras raras, que são extremamente necessários para a indústria tecnológica actual e para os seus produtos de hardware.
Seu trabalho, publicado na revista internacional Global Challenges , revela uma profundidade de compreensão recém-adquirida que anteriormente era inexplorada neste campo. Em conjunto, as descobertas marcam um avanço significativo e prometem remodelar a nossa compreensão da formação de minerais de terras raras.
Crucialmente, à medida que a procura global por elementos de terras raras continua a aumentar - em grande parte para satisfazer a procura crescente de telemóveis, baterias e altifalantes em que são utilizados - os resultados desta investigação poderão ter implicações de longo alcance e vários problemas industriais e ambientais. formulários.
Contrariamente às suposições anteriores, a nova investigação revela que a formação da bastnäsita – o principal mineral de terras raras explorado pela indústria – não é um processo simples, mas sim impulsionado por uma interação muito complexa de múltiplos fatores.
A abordagem experimental envolveu o estudo da interação entre soluções contendo múltiplos elementos de terras raras e minerais comuns de carbonato de cálcio-magnésio como calcita, aragonita e dolomita (que são onipresentes na natureza) sob condições hidrotérmicas variando de 21°C a 210°C. A equipe testou dois tipos de soluções:uma com concentrações iguais de terras raras e outra simulando concentrações mais típicas dos fluidos hidrotermais usuais encontrados na Terra.
As descobertas mostram que quando os minerais comuns de carbonato de cálcio-magnésio reagem com fluidos ricos em terras raras, eles alteram suas estruturas e composições químicas, formando uma série de minerais contendo terras raras com nomes exóticos como lantanita, kozoíta, bastnasita e cerianita, com químicas, formas e texturas muito complexas.
Particularmente interessante é que diferentes tipos de soluções levam a resultados distintos:por exemplo, soluções de concentração igual promovem a cristalização de kozoíta e bastnasita, mantendo proporções semelhantes de terras raras em sólidos e soluções.
Por outro lado, os fluidos hidrotermais que imitam os encontrados na Terra resultam em minerais contendo terras raras com distribuições elementares variadas – e alguns deles até passam por processos de descarbonatação devido à formação de óxidos de terras raras.
Em última análise, as experiências mostram a natureza extremamente dinâmica da formação mineral de terras raras, com minerais instáveis transformando-se em minerais mais estáveis ao longo do tempo, e por vezes desenvolvendo texturas impactadas por reações minerais adjacentes que sublinham ainda mais a complexidade do processo.
As implicações desta pesquisa vão muito além do laboratório. A compreensão dos processos complexos envolvidos na formação da bastnasita tem implicações profundas para os geólogos e também para a indústria. A pesquisa demonstra que o desenvolvimento de modelos de simulação avançados é fortemente necessário, permitindo aos cientistas replicar as condições naturais e explorar métodos alternativos de extração ou síntese mineral.
Embora os desafios permaneçam, os insights deste estudo abrem a porta para novos protocolos experimentais para compreender o destino dos elementos de terras raras em minérios geológicos complexos onde eles se concentram.
Melanie Maddin, Ph.D. Candidato em Geologia na Escola de Ciências Naturais da Trinity, é o autor principal deste estudo. Ela disse:“Essas descobertas desafiam os modelos anteriormente aplicados à formação de minerais de terras raras.
"Nossa pesquisa destaca a dependência das vias de cristalização, da cinética de formação mineral e da textura química de uma infinidade de fatores, incluindo concentrações de terras raras, raios iônicos, temperatura, tempo e solubilidade do grão hospedeiro."
Juan Diego Rodriguez-Blanco, investigador principal do grupo de pesquisa e professor da Escola de Ciências Naturais da Trinity, enfatizou a importância dessas descobertas na compreensão não apenas da formação de bastnasita, mas também no campo mais amplo da mineralogia de terras raras.
Rodriguez-Blanco, investigador financiado pelo iCRAG (Centro de Pesquisa em Geociências Aplicadas da Science Foundation Ireland), disse:"Este estudo abre novos caminhos para a pesquisa em geoquímica e mineralogia, abrindo caminho para uma compreensão mais abrangente dos processos de formação mineral. "
