Đất hiếm là gì?

Đất hiếm hay còn gọi là nguyên tố đất hiếm (Rare Earth Elements - REE) là một nhóm gồm 17 nguyên tố kim loại, có hàm lượng ít trong vỏ Trái đất và rất khó tách ra từng nguyên tố riêng biệt.

Nhóm 17 nguyên tố này có mặt trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học bao gồm: Scandi (Sc), Yttrium (Y), Lantan (La), Xeri (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), và Lutetium (Lu).

Các nguyên tố đất hiếm này có nhiều đặc tính giống nhau, điều đó thường khiến chúng được tìm thấy cùng nhau trong các trầm tích địa chất. Chúng còn được gọi là "oxit đất hiếm" vì nhiều nguyên tố trong số chúng thường tồn tại dưới dạng hợp chất oxit.

REE còn được phân loại là “nhẹ” hoặc “nặng”:

- REE nhẹ (Lantan, Xeri, Praseodymium, Neodymium, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium và Scandium) được sản xuất dồi dào trên toàn cầu.

- REE hạng nặng (Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium và Yttrium) có nguồn cung hạn chế.

Nhiều người thắc mắc, đất hiếm có thực sự hiếm như tên gọi của chúng hay không? Trên thực tế, đất hiếm được tìm thấy ở khắp nơi trên bề mặt vỏ trái đất. Chúng có thể được tìm thấy ở trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Điều đáng nói là chúng thường được phân bố với trữ lượng thấp, và đắt đỏ trong sản xuất, khai thác.

Ứng dụng của đất hiếm

Đất hiếm có vai trò khá quan trọng, thiết yếu cho một số ngành công nghiệp sản xuất thiết bị công nghệ cao. Bản tin của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ “Going Critical” phân tích:

Nguyên tố đất hiếm (REE) là thành phần cần thiết của hơn 200 sản phẩm trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là các sản phẩm tiêu dùng công nghệ cao, chẳng hạn như điện thoại di động, ổ cứng máy tính, xe điện, xe hybrid, màn hình phẳng, ti vi… Các ứng dụng quốc phòng quan trọng bao gồm màn hình điện tử, hệ thống dẫn đường, laser, hệ thống radar và sóng siêu âm. Mặc dù lượng REE được sử dụng trong một sản phẩm có thể không phải là một phần đáng kể của sản phẩm đó theo trọng lượng, giá trị hoặc thể tích, nhưng REE cần thiết để thiết bị hoạt động. Ví dụ, nam châm làm bằng REE chỉ chiếm một phần nhỏ của tổng trọng lượng, nhưng nếu không có chúng, động cơ trục chính của máy tính để bàn, máy tính xách tay sẽ không thể hoạt động được!

Ngày nay, kim loại đất hiếm và hợp kim có chứa chúng được sử dụng trong nhiều thiết bị mà mọi người sử dụng hằng ngày như bộ nhớ máy tính, DVD, pin sạc, điện thoại di động, nam châm, ánh sáng huỳnh quang… và nhiều thiết bị khác nữa.

Hai mươi năm trước, rất ít người sở hữu điện thoại di động, nhưng ngày nay hơn 5 tỉ người sở hữu thiết bị di động. Nhu cầu về pin đang được thúc đẩy bởi nhu cầu về các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, máy ảnh… hoặc pin cung cấp năng lượng cho xe điện và xe điện lai. Nhiều loại pin sạc được làm có thành phần hợp chất đất hiếm.

Đất hiếm cũng được sử dụng nhiều trong các ngành công nghệ cao khác như: Chế tạo các nam châm vĩnh cửu cho các máy phát điện; chế tạo các đèn cathode trong máy truyền hình; dùng làm vật liệu siêu dẫn; vật liệu phát quang trong các ứng dụng quang điện…

Ngành công nghiệp thủy tinh sử dụng nhiều đất hiếm nhất. Xeri, Lantan và Lutetium được dùng trong cả việc đánh bóng thủy tinh, mặt kính lẫn thêm màu sắc cho kính.

Thực ra, các chất khác cũng có thể được thay thế cho các nguyên tố đất hiếm trong các mục đích sử dụng quan trọng nhất của chúng. Tuy nhiên, những sản phẩm thay thế này thường kém hiệu quả và tốn kém.

Tác hại của đất hiếm

Đây là các nguyên tố rất độc. Vì thế, nếu khai thác không đảm bảo sẽ gây ô nhiễm môi trường.

Đặc biệt, để khai thác, tuyển và chế biến đất hiếm đòi hỏi phải có quy trình công nghệ cao. Mặc dù, quá trình này không phức tạp, nhưng ảnh hưởng nặng nề tới sức khỏe người công nhân. Đồng thời làm ô nhiễm môi trường xung quanh các mỏ, các trung tâm xử lý quặng. Đặc biệt là ô nhiễm không khí và ô nhiễm đất.

Ngoài ra, quá trình khai thác đất hiếm có thể tàn phá môi trường. Các mỏ khai thác sẽ đặt hệ sinh thái vào tình trạng nguy hiểm khi thải ra các sản phẩm phụ gốc kim loại, gây ô nhiễm nguồn nước. Vì vậy, việc khai thác đất hiếm cần phải được nghiên cứu một cách cẩn thận, chu đáo.