المعادن الأرضية النادرة.. رماد فحم محطات الكهرباء يبشر بتركيزات مجدية اقتصاديًا (تقرير)
نوار صبح
بفضل احتوائه على تركيزات مجدية اقتصاديًا من المعادن الأرضية النادرة، يحظى رماد الفحم، الناتج عن محطات توليد الكهرباء العاملة بالفحم، باهتمام ملحوظ.
ومع اشتداد المنافسة العالمية على المعادن الحيوية، يتجه الاهتمام إلى مصدر غير متوقع: رماد الفحم الناتج عن محطات توليد الكهرباء، وفق ما اطّلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.
في جنوب أفريقيا، يبحث الباحثون فيما إذا كان رماد الفحم المتطاير الناتج عن أسطول محطات توليد الكهرباء العاملة بالفحم التابعة لشركة إسكوم (Eskom) يحتوي على تركيزات مجدية اقتصاديًا من المعادن الأرضية النادرة، وهي معادن أساسية لتوربينات الرياح والسيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية المتقدمة.
وينتج عن توليد الكهرباء بالفحم كميات كبيرة من الرماد المتطاير سنويًا، يُتخلص من معظمه في سدود الرماد، أو يُعاد استعماله في مواد البناء، وحددت دراسات أكاديمية حديثة تركيزات قابلة للقياس من المعادن الأرضية النادرة، بما في ذلك النيوديميوم والسيريوم واللانثانوم، في عينات رماد الفحم المحلية.
إمكانات المعادن الأرضية النادرة
وجدت دراسة نُشرت عام 2024 في مجلة "مينرالز" (Minerals) أجراها باحثون من جامعة ستيلينبوش أن بعض عينات رماد الفحم تحتوي على تركيزات إجمالية من أكاسيد المعادن الأرضية النادرة (TREO) تقترب من الحدود الدولية المعتمدة لتحديد إمكانات الموارد الثانوية.
وقد قيّمت الدراسة كلًا من رماد الفحم المتطاير والفحم المهمل، وقيّمت عملية الترشيح بحمض الهيدروكلوريك في ظل ظروف حرارية مختلفة لتحسين الاستخلاص.
بالمثل، حددت أبحاث أُجريت في جامعة جوهانسبرج خصائص الأطوار المعدنية الحاملة للعناصر الأرضية النادرة في رماد الفحم المتطاير بجنوب أفريقيا، وحددت معادن مثل المونازيت والزينوتيم مضيفات رئيسة لهذه العناصر.
وأشارت النتائج إلى أن تقنيات التركيز المسبق، بما في ذلك الفصل المغناطيسي، يمكن أن تعزز المردود قبل الاستخلاص الكيميائي.
وفي جامعة ويتواترسراند بجنوب أفريقيا، استكشفت أبحاث الدراسات العليا التي تناولت رماد الفحم المتطاير من محطات -من بينها محطة توتوكا لتوليد الكهرباء- طرق الاستخلاص الهيدروميتالورجي، مثل الترشيح الحمضي بعد الصهر القلوي.
وأظهرت نتائج التجارب المخبرية أن الاستخلاص الانتقائي من المعادن الأرضية النادرة ممكن تقنيًا، مع أن الجدوى الاقتصادية ما تزال رهنًا بمزيد من التقييم التقني والاقتصادي.
بدوره، يتميز مشروع منشأة كيندال للتخلص من رماد الفحم بحجمه الهائل، إذ يمتد على مساحة تقارب 2.5 كيلومترًا في 3 كيلومترات.
دور إسكوم في أبحاث المعادن الأرضية النادرة
أقرّت شركة إسكوم -مُنظم قطاع الكهرباء الحكومي بجنوب أفريقيا- في تقاريرها المتعلقة بالاستدامة، بالبحوث الجارية حول معالجة رماد الفحم وإعادة استعمال منتجات احتراق الفحم على نطاق أوسع، وذلك في إطار مبادراتها لإدارة النفايات والاقتصاد الدائري.
وقد ركّزت الشركة تقليديًا على استعمال الرماد المتطاير في صناعة الإسمنت والبناء، لكنها أشارت إلى أن التعاون مع المؤسسات البحثية يستكشف مسارات استخلاص ذات قيمة أعلى، حسب مصادر تابعتها منصة الطاقة المتخصصة.
ويعتمد أيّ استخلاص محتمل من المعادن الأرضية النادرة على إثبات الجدوى التقنية، والحصول على الموافقات التنظيمية، وتوفُّر الظروف الاقتصادية المواتية.
وعلى الرغم من أنه لم يُعلَن بعدُ تطبيق المشروع على نطاق تجاري، يقول الباحثون، إن معالجة رماد الفحم قد تُحقق فائدتين: تقليل الأعباء البيئية طويلة الأجل المرتبطة بالتخلص من الرماد، والإسهام في سلسلة القيمة الناشئة للمعادن الحيوية في جنوب أفريقيا.
استعمالات رماد الفحم
تُعدّ منتجات احتراق الفحم، أو رماد الفحم، مواد صلبة تنتج عند حرق الفحم لتوليد الكهرباء، ورغم تصنيفها رسميًا بصفة نفايات، فإن الرماد يُعدّ موردًا، إذ يمكن استعمال أنواعه المختلفة في تطبيقات متنوعة.
وفي بعض الحالات، تُظهر المنتجات المصنوعة من رماد الفحم أداءً أفضل من المنتجات المصنوعة دونه، وفقًا لجمعية رماد الفحم في جنوب أفريقيا (ساكا Sacaa).
وتُشير شركة إسكوم إلى أن الجزء الأكبر من رماد الفحم الناتج عن عملية توليد الكهرباء لديها يتكون من الرماد المتطاير.
ويتمتع الرماد المتطاير بخصائص ميكانيكية وكيميائية تجعله مكونًا قيمًا في العديد من منتجات الخرسانة، حيث يُستعمل غالبًا في الطرق والجسور والمباني بصفته مادة مُحسّنة للأسمنت.
من جانبها، تؤكد جمعية صناعة الفحم في "ساكا" (Sacaa) استمرار تطوير استعمالات جديدة ومفيدة لرماد الفحم، حيث يستكشف الباحثون ومسوقو الرماد إمكان إعادة استعمال الرماد الذي سبق التخلص منه.
لذا، يوجد اهتمام باستخراج المعادن الأرضية النادرة الإستراتيجية من رماد الفحم لاستعمالها في صناعة الإلكترونيات.
وتُفيد "ساكا" بأن الرماد المتطاير، من خلال تقليل كمية الأسمنت المُصنّع اللازمة لإنتاج الخرسانة، يُسهم في خفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بنحو 12 مليون طن سنويًا.
موضوعات متعلقة..
- استخلاص المعادن الأرضية النادرة بتقنية حيوية قد تكسر احتكار الصين
- استخراج المعادن الأرضية النادرة من عمق 6 آلاف متر.. أول مهمة من نوعها
- سباق المعادن الأرضية النادرة.. تحركات من اليابان وأستراليا لمواجهة نفوذ الصين
اقرأ أيضًا..
- النفط والغاز في أفريقيا.. قيود الإنتاج تؤذي المجتمعات وتُضعف الاقتصادات (تقرير)
- قطاع الطاقة العماني في 2026.. مشروعات إستراتيجية تدعم رؤية 2040 (تقرير)
- الطاقة النظيفة في الصين تُحدد بنود اتفاقيات المناخ الدولية بعد الانسحاب الأميركي (تقرير)
المصادر:
- رماد الفحم قد يكون مفتاحًا لإمدادات المعادن الأرضية النادرة محليًا، من مجلة إي إس آي أفريكا
- مخلفات رماد الفحم يمكن أن تُشكّل موردًا قيمًا للعديد من الصناعات، من ماينينغ ويكلي
