عناصر خاکی کمیاب گوشی های هوشمند را می توان از ضایعات زغال سنگ استخراج کرد

بازیافت عناصر خاکی کمیاب از خاکستر زغال‌سوز ارزان‌تر، آسان‌تر و دوست‌دار محیط‌زیست‌تر از حفر آنها از معادن است.

توسط آلیس کلاین

عناصر خاکی کمیاب که برای گوشی های هوشمند و وسایل نقلیه الکتریکی حیاتی هستند، اکنون می توانند به جای از زمین، از زباله های زغال سنگ استخراج شوند.

نئودیمیم، یوروپیوم، تربیوم و دیگر فلزات خاکی کمیاب که به ندرت شنیده می شوند، به دلیل خواص مغناطیسی و الکترونیکی مفید، اکنون در صفحه نمایش لمسی تلفن، موتورهای خودروهای الکتریکی، توربین های بادی و سایر فناوری های مدرن رایج هستند. استخراج معادن آن پرهزینه و ناکارآمد است، زیرا مناطق وسیعی از زمین باید حفاری شود تا مقادیر کمی استخراج شود.

جیمز تور از دانشگاه رایس در هیوستون، تگزاس و همکارانش راهی برای بازیافت این مواد معدنی از خاکستر بادی، پودر سیاه ریز که هنگام سوزاندن زغال سنگ در نیروگاه ها باقی می ماند، ابداع کرده اند.

آنها تکنیکی به نام گرمایش با ژول فلاش ابداع کردند که شامل بسته بندی خاکستر در یک لوله کوارتز و عبور جریان الکتریکی بزرگ از آن برای یک ثانیه برای گرم کردن آن تا 3000 درجه سانتیگراد است.

این گرمایش سریع کره‌های شیشه‌ای میکروسکوپی را به خاکستر حاوی مواد معدنی کمیاب می‌شکند. همچنین مواد معدنی را از فسفات ها به اشکال اکسیدی تبدیل می کند که به راحتی با اسیدهای ملایم جدا می شوند.

هر تن خاکستر بادی فقط حدود نیم کیلوگرم REE دارد، اما از آنجایی که «کوه‌های واقعی» خاکستر باقی مانده از چندین دهه سوزاندن زغال سنگ وجود دارد، کل مقدار REE که می‌توانیم استخراج کنیم بسیار زیاد است.

محققان همچنین نشان دادند که می توان از همین فرآیند برای بازیابی فلزات کمیاب خاکی از “رس قرمز” – ضایعات تولید شده در طول تولید آلومینیوم – و همچنین از وسایل الکترونیکی مصرفی دور ریخته شده پس از آسیاب کردن آنها به پودر استفاده کرد.

Tor می گوید که فرآیند گرمایش سریع همچنین فلزات سنگین سمی را از این مواد آزاد می کند، اما می توان آنها را به راحتی در هنگام خروج به دام انداخت. او می گوید خاکستر باقی مانده احتمالاً برای بازیافت با بتن مخلوط می شود.

اکنون مجوز این فناوری به شرکتی به نام Universal Matter داده شده است که به دنبال توسعه آن و استخراج مقادیر تجاری عناصر کمیاب خاکی است.

مرجع مجله: پیشرفت علم، DOI: 10.1126 / sciadv.abm3132

برای جشنواره ای شگفت انگیز از ایده ها و تجربیات به ما بپیوندید. New Scientist Live Go Hybrid، با یک رویداد زنده حضوری در منچستر، انگلستان، همچنین می توانید از راحتی در خانه خود از آن لذت ببرید. از 12 تا 14 مارس 2022. اطلاعات بیشتر.