美國煤灰蘊藏840億美元稀土資源，有望減少對外依賴

美國的煤灰中蘊藏著豐富的稀土元素，這項發現可能大幅降低美國對進口稀土的依賴。目前，相關研究與試驗計畫正積極進行，目標是讓稀土提取技術在經濟上更具可行性。

煤灰是燃煤發電後留下的粉狀殘渣，過去數十年來在美國各地大量堆積。德州大學奧斯汀分校的最新研究顯示，這些煤灰中含有足夠的稀土元素，可顯著增強美國的稀土儲備，且無需進行額外的開採。

「這正是『變廢為寶』的最佳例證，」該研究的共同作者、德州大學經濟地質局研究教授布里奇特·斯坎倫表示。「我們正試圖實現資源迴圈，利用廢棄物並從中回收資源，同時減少對環境的影響。」

稀土元素是17種關鍵材料的總稱，對現代科技及低碳能源轉型至關重要。它們是太陽能板、電池、磁鐵及其他先進能源技術的核心元件。目前，美國幾乎完全依賴進口稀土，其中約75%來自中國。這種依賴性在全球供應鏈複雜性及地緣政治緊張局勢下，引發了諸多擔憂。

研究指出，美國可獲取的煤灰中可能蘊藏高達1100萬噸的稀土元素，幾乎是美國目前國內儲備量的8倍。這項研究首次對全國煤灰資源進行了全面統計，估計可從中提取價值840億美元的稀土元素。

研究結果已發表於《國際煤炭科學與技術期刊》。美國能源部也正運用這項研究的方法，進行全國煤灰資源的評估。

儘管煤灰中的稀土元素含量相對低於地質礦床，但其大量且易於獲取的特點使其成為極具吸引力的資源。「這些煤灰在全國各地堆積如山，」共同作者、懷俄明大學研究科學家大衛·巴格多納斯表示。「而且，提取礦物宿主的前期工作已經完成。」

研究發現，1985年至2021年間產生的煤灰中，約70%（總計約18.73億噸）具有回收潛力，這些煤灰目前儲存於垃圾掩埋場、池塘及異地儲存區。其餘煤灰則已被其他產業（如水泥生產及道路建設）使用。

煤灰中的稀土元素含量因來源地而異，提取率也受此影響。例如，阿巴拉契亞盆地煤灰的稀土元素含量最高，平均每公斤達431毫克，但僅30%可被提取。相比之下，粉河盆地煤灰的稀土元素含量最低，平均每公斤僅264毫克，但提取率高達70%。

目前，稀土元素提取技術大多仍處於研究階段。巴格多納斯參與了國家能源技術實驗室的一項試驗計畫，該計畫正從粉河盆地煤灰中提取稀土元素。

斯坎倫表示，這項研究提供的基礎資料有助於建立煤灰作為資源的廣泛市場。「這種大範圍的初步分析從未進行過，」她說。「它為其他人深入研究奠定了基礎。」

Element USA公司的首席策略官克里斯·楊表示，這項研究凸顯了煤灰作為資源的巨大潛力。他認為，產業當前面臨的挑戰是培養相關人才並建立從煤灰及其他採礦副產品中提取稀土元素的營運能力。

「從尾礦（採礦副產品）中提取稀土元素的想法非常合理，這是一種常識性的方法，」他說。「挑戰在於將這種常識性方法轉化為經濟可行的方法。」

為此，Element USA正將其分析實驗室及試驗裝置遷至奧斯汀，以利用德州大學奧斯汀分校的礦物專業知識，並為有志於稀土研究及職業發展的學生提供相關經驗。

「我們非常期待與德州大學建立合作關係，共同推動礦物處理及分離技術的發展，」楊表示。

參考文獻：Robert C. Reedy等人，《美國煤灰資源及稀土元素生產潛力》，2024年9月17日，《國際煤炭科學與技術期刊》。DOI: 10.1007/s40789-024-00710-z。該研究由美國能源部化石能源與碳管理辦公室及德州大學傑克遜地球科學學院資助。