Zeldzame Aardmetalen en Lithium: vóórkomen, productie, toepassingen en recycling

De Zeldzame Aardmetalen zijn een groep van 17 metalen in het periodiek systeem der elementen, die in hoofdzaak tot de zogenaamde Lanthaniden behoren. De Engelse benaming is Rare Earth Elements, of  kortweg REE.
Er zijn drie ertsmineralen voor de REE, monaziet, bastnaesiet, en xenotiem. Deze mineralen komen voor in pegmatieten en in granieten, maar in veel grotere hoeveelheden in zogenaamde carbonatietgesteenten. Monaziet (Ce,La)PO₄) en xenotiem (YPO₄) zijn zeer resistent tegen verwering, en deze mineralen zijn dan ook vaak als losse korrels (detritisch) te vinden. Ze hebben ook een hoog soortelijk gewicht, zodat we ze tegenkomen in alluviale afzettingen van zware mineralen (zware mineraalzanden).
China leverde jarenlang 94% van de wereldproductie. In 2009 besloot China de uitvoer te staken, en de productie geheel voor zichzelf te houden. De schaarste die daardoor ontstond op de wereldmarkt staat bekend als de Zeldzame Aarden Crisis. De prijzen vlogen omhoog, en plotseling werd over de hele wereld naarstig gezocht naar nieuwe afzettingen, en werden al bekende maar nog niet ontgonnen afzettingen in productie genomen.
De Zeldzame Aarden zijn namelijk van zeer groot belang in de huidige technologie. Krachtige magneten, lasers, microgolftoepassingen, en beeldschermen zijn enkele grote toepassingsgebieden van de REE.
Inmiddels zijn er andere afzettingen in productie genomen en is de prijs van de meest gebruikte REE weer gedaald, maar deze is toch nog steeds fors hoger dan voor 2009. Inmiddels wordt ook wereldwijd onderzoek gedaan naar de mogelijkheden om REE te recyclen, waarbij voornamelijk de toepassing in magneten volop in de aandacht staat.
Een ander element met grote technologische toepassingen is Lithium. Lithium is het lichtste alkalimetaal, en is onderdeel van een aantal mineralen, welke meestal in granieten en pegmatieten voorkomen. Lithium wordt echter hoofzakelijk gewonnen uit (soms ondergrondse) geconcentreerde zoutoplossingen (brines).
Lithium wordt hoofdzakelijk (70%) geproduceerd door Argentinië, Bolivia, en Chili. Er is geen reden om een schaarste te verwachten. Lithium is voldoende aanwezig om het (sterk) stijgende gebruik voor honderden jaren te waarborgen. De prijs op de wereldmarkt is laag.
Bekende toepassingen van Lithium zijn in lichte metaallegeringen met een hoge sterkte voor gebruik in de luchtvaart, en in oplaadbare batterijen. Minder bekende toepassingen zijn die in glazuur voor vuurvaste keramiek, in hoge-temperatuur smeervet en in medicatie voor de geestesziekte manisch-depressieve stoornis. Recycling van lithium wordt vrijwel niet onderzocht.

De spreker
Jack Voncken (Heerlen, 1959) studeerde in 1984 af aan de Universiteit van Utrecht in Geologie met als hoofdrichting Petrologie (Gesteenteleer), en met bijvakken Geochemie en Economische Geologie. Na zijn afstuderen startte hij met een promotieonderzoek naar de synthese, karakterisatie en kristallografie van twee zeldzame ammonium- aluminiumsilikaten (buddingtoniet, NH₄AlSi₃O₈, en tobeliet, NH₄Al₂Si₃AlO₁₀(OH)₂) en de hieraan analoge Rb-en Cs-aluminiumsilikaten.

Hij promoveerde in 1990 aan de Universiteit Utrecht op een proefschrift getiteld: Silicates with Incorporation of NH₄⁺, Rb⁺ or Cs⁺. Tussen 1988 en 1990 was hij verbonden aan de Technische Universiteit Twente in Enschede, Faculteit Chemische Technologie, Sectie Anorganische Materiaalkunde, waar hij een methode ontwikkelde om droogspanningen te meten in dunne drogende gel-coatings.

In 1990 kwam hij in dienst bij de faculteit Mijnbouwkunde en Petroleumwinning van de Technische Universiteit Delft. Hij startte daar in de sectie Raw Materials Technology, later genoemd Resource Engineering (Grondstoffentechnologie), als universitair docent op het gebied van Mineralogische Aspecten van Grondstoffen. Vanaf 2006, na de opheffing van deze sectie, werkte hij als universitair docent bij de sectie Toegepaste Geologie van dezelfde faculteit. Na de heroprichting van de sectie Resource Engineering in 2011, keerde hij terug naar deze sectie, in dezelfde positie. In 2007 is de Faculteit Mijnbouwkunde en Petroleumwinning gefuseerd met de Faculteit Civiele Techniek tot Civiele Techniek en Geowetenschappen (CITG).

Jack Voncken heeft zich gespecialiseerd in economische geologie en in ertsmineralen en industriële mineralen (toegepaste mineralogie), alsook analytische technieken en karakterisatietechnieken voor mineralen en gesteenten.

In het kader van zijn interesse in ertsen en industriële mineralen heeft hij zich sinds 2009 ontwikkeld tot een landelijk bekende deskundige op het gebied van Zeldzame Aardmetalen.

Zijn onderzoek was in de afgelopen twee decennia vooral industrieel gericht, in Resource Engineering en Toegepaste Mineralogie.