Unsur nadir bumi (REE): Fakta dan mitos

UNSUR nadir bumi ataupun Rare Earth Element (REE) adalah tajuk yang hangat diperkatakan. Secara amnya, REE terdiri daripada 15 unsur kimia kelas lantanid dan tambahan dua unsur scandium (Sc) dan yttrium (Y) dalam jadual berkala sebagaimana ditakrifkan oleh Kesatuan Kimia Tulen dan Gunaan Antarabangsa (IUPAC).

Dalam hal ini ‘unsur nadir’ membawa maksud unsur-unsur yang jarang ditemui ataupun mempunyai peratusan kecil di permukaan bumi. Unsur nadir seperti scandium dan yttrium turut dianggap unsur nadir bumi disebabkan faktor tersebut. Perspektif umum mengaitkan unsur-unsur REE sebagai berbahaya dan beradioakftif.

Hakikatnya, tidak semua unsur nadir bumi berbahaya dan mengandungi bahan radioaktif tinggi, misalnya nadir yang diekstrak dari sumber yang berasaskan tanah liat hasil daripada proses peluluhawaan sebagaimana rizab REE yang ditemui di Malaysia. Sebenarnya ia jauh lebih selamat dan tidak memudaratkan.

REE dan Ciri-Cirinya

Berbanding tanggapan umum bahawa unsur-unsur REE adalah kecil peratusannya, namun secara amnya ia wujud dalam keadaan tersebar meluas di permukaan bumi. Namun, disebabkan sifat kepekatan yang sangat rendah, dalam kebanyakan situasi operasi perlombongan berekonomi sukar dilaksanakan.

Geografi Malaysia yang terletak di garis khatulistiwa membolehkan proses peluluhawaan pada lapisan batuan granitik berlaku secara semula jadi selain dibantu faktor-faktor lain seperti tindakbalas redoks, perubahan tekanan, suhu serta aktiviti hidroterma membantu proses pengayaan ion REE. Hal ini yang membezakan permineralan REE di Malaysia berbanding negara-negara lain di dunia yang dikenali sebagai galian nadir bumi.

Proses yang berlaku selama jutaan tahun ini membebaskan unsur-unsur REE yang asalnya terikat secara kimia kepada bentuk-bentuk ion. Lazimnya, ion-ion REE pada akhirnya akan terjerap secara semula jadi pada mana-mana mineral lain seperti Lempung Jerapan Ion (IOC).

REE di Malaysia yang sedang hangat diperkatakan ketika ini adalah bersifat bukan radioaktif yang berpotensi dilombong secara berekonomi dan tertabur secara meluas terutama di kawasan batuan granitik terluluhawa. Potensi REE ini adalah anugerah yang tidak ternilai kepada negara dan jika kawasan-kawasan berpotensi ini telah dibangunkan secara komersial terlebih dahulu sebagai kawasan perindustrian atau perumahan, maka prospek ekonomi mineral akan terkubur begitu sahaja.

REE dan Kaedah Perlombongan In-Situ Leaching (ISL)

Kaedah perlombongan solution atau in-situ leaching (ISL) bukanlah suatu teknik yang baharu diperkenalkan. Ia telah wujud lebih 50 tahun yang lalu. Teknik ini pada awalnya dipelopori dalam pengektrakan unsur uranium (U) dengan hampir 50% daripada unsur U diperolehi menggunakan kaedah ini. Potensi kaedah ISL juga turut diaplikasikan kepada logam-logam mineral lain seperti tembaga, perak dan kadangkala emas (Au).

Tertakluk kepada syarat pengoperasian dan kawalselia air bawah tanah yang mampan, kaedah perlombongan ISL memberi beberapa kelebihan berbanding kaedah perlombongan konvensional lain seperti lombong permukaan atau bawah tanah. Antaranya adalah seperti meminimumkan impak terhadap permukaan bumi, kadar pelepasan gas rumah hijau, habuk dan bunyi selain kos operasi yang rendah dan tahap keselamatan pekerjaan yang baik.

Namun, di sebalik kebaikan kaedah ini, kaedah perlombongan ISL memerlukan beberapa faktor khas sebelum boleh dilaksanakan. Pertama adalah melibatkan kesesuaian geologi permineralan di kawasan yang akan dilombong. Jasad atau mendapan mineral perlu berada di dalam keadaan terlerai (liberated) secara semula jadi dan mempunyai rekahan jasad bagi menyokong proses pelarutlesapan.

Faktor kedua adalah unsur mineral yang akan dilombong perlu bersifat mudah larut (soluble) dan telap (permeable) apabila bertindak balas dengan agen pelarut seperti asid lemah. Kondisi ketiga pula adalah mendapan mineral perlu berada di bawah permukaan air bawah tanah bagi membolehkan proses pelarutlesapan berlaku menerusi jasad bijih.

Proses Pelarutlesapan ISL

Terdapat beberapa jenis agen pelarutlesapan yang berpotensi untuk kaedah ISL. Caesium sulfat (Cs2SO4) merupakan salah satu agen yang sangat efektif namun melibatkan kos yang sangat tinggi. Oleh itu, agen-agen pelarutlesapan lain seperti ammonium sulfat ((NH4)2SO4) menjadi alternatif yang mana larutan agen ini akan disuntik ke dalam sistem paipan dan retikulasi yang sistematik ditanam pada kedalaman tertentu di kawasan berpotensi tinggi.

Selain daripada kos yang rendah, penggunaan ammonium sulfat juga secara tidak langsung berpotensi menjadi baja kepada tumbuhan apabila ion ammonium (NH4+) menggantikan ion-ion REE di dalam lempung pada kadar yang optimum.

Melalui proses pelarutlesapan ini, ion-ion REE sulfat yang terjerap di dalam lempung akan dikumpulkan melalui lubang-lubang sistem perpaipan mendatar yang dibina (biasanya di kawasan bukit) dan disalirkan kepada tangki mendakan. Bagi keadaan di mana unsur-unsur REE berada jauh dari permukaan bumi, tiub-tiub telaga akan digunakan untuk mengepam keluar larutan kaya REE (pregnant REE solution) ini.

Larutan kaya REE ini kemudiannya akan dimendakkan menggunakan agen pemendakan yang lebih mesra alam seperti ammonium bikarbonat (NH₄HCO₃) berbanding asid oksalik (C2H2O4) yang akan mengasilkan larutan asid pada akhir proses. Proses-proses seperti di atas biasanya berlaku dalam tempoh antara 3-15 bulan bergantung kepada faktor-faktor seperti muka bumi, tindak balas redoks, perubahan tekanan, suhu dan sebagainya.

Potensi Perlombongan REE di Malaysia

Berdasarkan faktor proses pelarutlesapan ion-ion sulfat dan REE, operasi pelombongan perlu dipastikan terkawal. Hal ini bagi memastikan proses ini tidak mengubah nilai pH serta peresapan ion-ion sulfat ke dalam sistem air bawah tanah (groundwater) dan air permukaan (surface water) ke kawasan berhampiran.

Oleh yang demikian, kajian menyeluruh berkenaan sistem air bawah tanah, air permukaan dan akuifer perlu dilaksanakan sebelum, semasa dan selepas operasi perlombongan ISL. Sebarang potensi kegagalan akibat fenomena geologi seperti retakan batuan dasar atau peresapan ion-ion sulfat yang digunakan perlu sentiasa menjadi keutamaan.

Aspek perundangan, kawalselia dan kemampanan operasi antara agensi penguatkuasaan, pemain industri dan pihak ketiga (perunding lombong dan akademia) menjadi aspek kritikal. Oleh itu, kaedah perlombongan nadir bumi secara ISL membolehkan aktiviti ini dilaksanakan di kawasan sensitif tertakluk kepada pengoperasian secara beretika serta pemantauan dan penguatkuasaan secara menyeluruh.

Melestari Masa Hadapan

Logam-logam REE sangat penting dalam penghasilan pelbagai bahan termaju, termasuk dalam industri automotif seperti pembuatan kereta elektrik dan hibrid, bahan semikonduktor, pemacu dalam komputer, tablet, telefon dan televisyen pintar. Selain itu logam REE juga diperlukan dalam industri bateri, sistem paparan eletronik dan navigasi, magnet berintensiti tinggi, radar, sonar, pembuatan kaca dan pencahayaan.

Dalam aspek pasaran logam berasaskan REE, China pada masa kini merupakan pengeluar utama yang menguasai lebih 90% pasaran REE dunia. Muktahir ini, dasar China yang mengehad jumlah eksport logam REE mengakibatkan ketidaktentuan pasaran yang dijangka meningkat melebihi 700 peratus dalam tempoh 20 tahun akan datang.

Dari segi harga pasaran pula dijangka meningkat berkali ganda daripada nilai pasaran semasa yang mana mampu mendatangkan limpahan kemakmuran ekonomi kepada negara pengeluar REE.

Mendepani cabaran industri mineral Malaysia, Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan dan Sumber Mineral, Universiti Sains Malaysia telah mewujudkan program kejuruteraan sumber mineral sejak tahun 1984.

Program ini merupakan satu-satunya program seumpamanya di Malaysia. Graduan-graduan program ini dipersiapkan dengan kursus-kursus berkaitan dengan teknologi, pemprosesan mineral, reka bentuk lombong dan kuari, peletupan serta perundangan berkaitan sebagai persiapan menjadi jurutera sumber mineral yang kompeten dan beretika.

Selain itu, kursus-kursus teknikal dan adaptasi teknologi IR 4.0 turut diaplikasikan demi kelestarian pengurusan operasi pengkuarian dan perlombongan yang mampan di dalam memajukan industri mineral negara yang tidak ternilai ini.

---

* Prof Madya Dr Mohd Hazizan Mohd Hashim ialah pensyarah kanan dalam bidang peletupan komersial, pengkuarian, perlombongan dan alam sekitar di Pusat Pengajian Kejuruteraan Bahan dan Sumber Mineral, Universiti Sains Malaysia.

** Penulisan artikel adalah berdasarkan pandangan peribadi atau pengetahuan bidang kerjaya penulis sendiri dan tidak semestinya mewakili pandangan sidang pengarang Astro AWANI.