Seberapa langkakah tanah jarang sebenarnya?

Unsur tanah jarang, sekelompok 17 logam, relatif melimpah di kerak bumi tetapi ekstraksinya sangat sulit.

Neodymium, salah satu unsur tanah jarang yang sangat sulit ditambang. Foto: RHJ/Getty

Unsur tanah jarang memiliki banyak sifat bermanfaat yang membuatnya sangat populer di industri energi dan teknologi. Golongan ini terdiri dari 17 logam, termasuk 15 unsur logam di bagian bawah tabel periodik, bersama dengan dua unsur, yaitu yttrium dan skandium.

Unsur-unsur yang paling berharga di antaranya adalah neodimium, praseodimium, terbium, dan disprosium, yang bertindak sebagai magnet mini yang kuat, komponen kunci dalam perangkat elektronik seperti ponsel pintar, baterai mobil listrik, dan turbin angin. Namun, terbatasnya pasokan tanah jarang menjadi perhatian utama bagi perusahaan dan pemerintah yang memproduksi kebutuhan modern ini.

Tanah jarang sebenarnya tidak selangka itu. Menurut sebuah studi oleh Survei Geologi Amerika Serikat (USGS) tentang kelimpahan kristal berbagai unsur (seberapa melimpahnya rata-rata di kerak bumi), sebagian besar tanah jarang ditemukan dalam jumlah yang hampir sama dengan logam umum seperti tembaga dan seng. "Mereka jelas tidak selangka logam seperti perak, emas, dan platinum," kata Aaron Noble, seorang profesor di Virginia Tech.

Namun, mengekstraknya dari sumber alami sangatlah sulit. "Masalahnya adalah mereka tidak terkonsentrasi di satu tempat. Terdapat sekitar 300 miligram tanah jarang dalam setiap kilogram serpih di seluruh Amerika Serikat," kata Paul Ziemkiewicz, direktur West Virginia Water Research Institute.

Biasanya, logam terakumulasi di kerak bumi akibat berbagai proses geologis, seperti aliran lava, aktivitas hidrotermal, dan pembentukan gunung. Namun, sifat kimia unsur tanah jarang yang tidak biasa menyebabkan mereka biasanya tidak terakumulasi bersama dalam kondisi khusus ini. Jejak-jejak tanah jarang tersebar di seluruh planet, sehingga ekstraksinya menjadi tidak efisien.

Terkadang, lingkungan bawah tanah yang asam dapat sedikit meningkatkan kadar unsur tanah jarang di lokasi tertentu, tetapi menemukan lokasi ini hanyalah tantangan pertama.

Di alam, logam terdapat dalam bentuk campuran yang disebut bijih, yang mengandung molekul logam yang terikat dengan nonlogam lain (counterion) melalui ikatan ionik yang kuat. Untuk mendapatkan logam murni, manusia harus memutus ikatan ini dan memisahkan nonlogam. Tingkat kesulitan proses ini bergantung pada logam dan nonlogam tempat logam terikat.

Bijih tembaga biasanya berbentuk sulfida (bahan kimia yang terbuat dari sulfur dan unsur lainnya). Bijih dipanaskan hingga sulfida terlepas sebagai gas dan tembaga murni jatuh ke dasar reaktor. Proses ekstraksinya cukup mudah. ​​Beberapa jenis lainnya, seperti oksida besi, memerlukan aditif untuk melepaskan logamnya. Namun, pemisahan tanah jarang jauh lebih rumit," jelas Ziemkiewicz.

Logam tanah jarang memiliki tiga muatan positif dan membentuk ikatan ionik yang sangat kuat dengan ion lawan fosfat, yang masing-masing memiliki tiga muatan negatif. Oleh karena itu, proses ekstraksi harus mengatasi ikatan yang sangat kuat antara logam positif dan fosfat negatif.

"Bijih tanah jarang merupakan mineral yang sangat stabil secara kimiawi, dan dibutuhkan banyak energi dan tenaga kimia untuk memecahnya. Biasanya, proses tersebut membutuhkan pH yang sangat rendah, kondisi yang keras, dan suhu yang sangat tinggi karena ikatan dalam bijihnya sangat kuat," ujar Noble.

Kesulitan dalam mengisolasi unsur-unsur murni inilah yang memberinya nama "tanah jarang". Beberapa ahli sedang mengembangkan metode baru untuk mendaur ulang dan mengekstrak logam berharga ini dari limbah industri dan barang elektronik bekas guna mengurangi tekanan pada pasokan yang ada. Mereka juga mencoba menciptakan kembali sifat magnetik dan elektronik unik tanah jarang dalam senyawa baru, dengan harapan senyawa-senyawa ini akan menjadi alternatif yang lebih mudah diakses. Namun, saat ini belum ada alternatif yang layak untuk tanah jarang, meskipun permintaannya terus meningkat.

Thu Thao (Menurut Live Science )

Tautan sumber: https://vnexpress.net/dat-hiem-thuc-chat-hiem-den-muc-nao-4659668.html