يمكن أن تساعد التقنيات الصديقة للبيئة في العثور على معادن نادرة للهواتف

يعد العثور على ما يكفي من المعادن الأرضية النادرة واستخراجها لتشغيل العدد المتزايد من الهواتف المحمولة تحديًا صعبًا يمكن أن يلحق الضرر بالبيئة، لكن التقنيات الجديدة يمكن أن تساعد.

يقول الباحثون إنهم أزالوا العناصر الأرضية النادرة القيمة (REE) من النفايات بإنتاجية عالية بما يكفي لحل المشكلات التي يواجهها المصنعون مع زيادة أرباحهم. قال العلماء في أ ورقة حديثة أن عمليتهم صديقة للبيئة لأنها تستخدم طاقة أقل من الطرق الأخرى وتحول تيار الحمض المستخدم غالبًا لاستعادة العناصر إلى قطرات.

"أ هاتف ذكي يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى ثمانية عناصر مختلفة،" الكيميائي في جامعة رايس جيمس توروقال مؤلف الدراسة للاتجاهات الرقمية في مقابلة. "يتم تحسين ألوان الشاشة الحمراء والزرقاء والخضراء بواسطة العناصر الأرضية النادرة، وكذلك آلية الاهتزاز ومكبرات الصوت."

المعادن التي تحافظ على تشغيل هاتفك

استخدم مختبر تور عملية تسخين خاصة تنتج الجرافين من أي مصدر كربون صلب لاستعادة المعادن الأرضية النادرة. ال المعادن لها خصائص مغناطيسية وإلكترونية مهمة للإلكترونيات الحديثة والتقنيات الخضراء.

في حين أن الاستخراج الصناعي من رماد الفحم المتطاير وبقايا البوكسيت والنفايات الإلكترونية عادة ما يتضمن حمضًا قويًا - أ عملية تستغرق وقتًا طويلاً وغير خضراء - يقوم مختبر رايس بتسخين الرماد المتطاير والمواد الأخرى إلى حوالي 5432 درجة فهرنهايت في ثانية. تعمل هذه العملية على تحويل النفايات إلى "أنواع العناصر الأرضية النادرة المنشطة" القابلة للذوبان بدرجة عالية.

وقال تور إن معالجة الرماد المتطاير عن طريق التسخين الوميضي "يكسر الزجاج الذي يغلف هذه العناصر ويحول الفوسفات ثلاثي العناصر إلى أكاسيد فلزية تذوب بسهولة أكبر." تستخدم العمليات الصناعية تركيز 15 مولار من حمض النيتريك لاستخراج مواد؛ تستخدم عملية الأرز تركيزًا أكثر اعتدالًا يبلغ 0.1 مولار من حمض الهيدروكلوريك والذي لا يزال ينتج المزيد من المنتج.

ووجد الباحثون أن التسخين السريع لرماد الفحم المتطاير (CFA) يزيد من إنتاج معظم العناصر الأرضية النادرة باستخدام حمض خفيف جدًا أكثر من ضعف إنتاج CFA غير المعالج في الأحماض القوية.

وقال بينج دينج، أحد الباحثين: "الاستراتيجية عامة بالنسبة للنفايات المختلفة". "لقد أثبتنا أن عائدات استخلاص العناصر الأرضية النادرة قد تم تحسينها من رماد الفحم المتطاير، وبقايا البوكسيت، والنفايات الإلكترونية من خلال نفس عملية التنشيط."

القضايا البيئية

تتوقع شركة ديلويت العالمية أن الهواتف الذكية - الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأكثر شيوعًا في العالم والتي من المتوقع أن تحتوي على القاعدة المركبة البالغة 4.5 مليار في عام 2022 - ستولد 146 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون أو ما يعادلها من الانبعاثات هذا سنة وحدها.

"إن معدل الدوران السريع للهواتف الجديدة كل عام يمثل مشكلة لأننا نستهلك التكنولوجيا بوتيرة سريعة، الأمر الذي له أيضًا تأثيرات بيئية". ألكسندر جيسي، أستاذ في قسم علوم الأرض والبيئة في معهد نيو مكسيكو للتعدين والتكنولوجيا، قال للاتجاهات الرقمية في مقابلة.

وقال جيسي إنه في حين أن إعادة التدوير ستساعد في خفض الانبعاثات، فإن التعدين لا يزال أرخص وضروريا لمواكبة الطلب المتزايد على الأجهزة التقنية. وأضاف أنه في كل عام، تصبح مكوناتها أصغر حجمًا وأخف وزنًا، وتتمتع بعمر بطارية أطول، ويتم إعادة مزجها لزيادة جودة شاشات العرض.

"هواتفنا المحمولة مشحونة بالعناصر الأرضية النادرة ومعادن أخرى مثل النحاس والذهب؛ ومن ثم فإن القدرة على إعادة استخدام بعض الأجزاء لاستخراج العناصر الأرضية النادرة سيكون مفيدًا، لكننا لم نصل إلى هذه المرحلة بعد.

وقال جيسي إن استخراج العناصر الأرضية النادرة من الرواسب المعدنية الطبيعية يمكن أن يكون صعباً، لأن هذه العناصر الأرضية المختلفة تتواجد معًا في أنواع معدنية مختلفة. يتطلب استخراج المعادن فصلًا ميكانيكيًا أو فيزيائيًا بالإضافة إلى فصل كيميائي.

وقال جيسي: "يمكن أن تتضمن هذه العملية أيضًا مواد كيميائية تحتاج إلى المعالجة بعناية من خلال استعادة نفايات المناجم". "في ظل لوائح التعدين والاستخراج في أمريكا الشمالية، قد يكون من المفيد القيام بذلك محليًا وبطريقة مسؤولة، ولكن من المرجح أن يكون أكثر تكلفة ويحتاج إلى حوافز للقيام بذلك."

يعمل مختبر Gysi على تقنيات جديدة لاستخراج العناصر الأرضية النادرة. قام الباحثون بالتحقيق في كيفية فصل العناصر الأرضية النادرة كيميائيًا في الأنظمة الطبيعية في السوائل الحرارية المائية فوق الحرجة في القشرة الأرضية.

وقال جيسي: "هذه في الأساس محاليل مياه ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع". "نحن ندرس كيف يمكن للأحماض / القواعد والروابط المختلفة مثل الكلوريد والفلورايد والهيدروكسيل أن ترتبط بالعناصر الأرضية النادرة، وتعزز قابليتها للذوبان، وحتى تساعد في تجزئتها. وهذا سيسمح بالتنبؤ بقابلية ذوبان هذه المعادن وسلوكها المجزأ ويمكن أيضًا استخدامه لتطوير تقنيات جديدة.

طرق جديدة للعثور على المعادن

قد تعمل أجهزة الكمبيوتر أيضًا على تعزيز الجهود المبذولة للعثور على المعادن النادرة. اقترح الباحثون نظامًا للذكاء الاصطناعي (AI) يمكنه دراسة قاعدة بيانات للمعادن الأرضية النادرة، والتعرف على الأنماط، ومن ثم تمكينها من اكتشاف التطابقات المحتملة الجديدة.

قبل ظهور الذكاء الاصطناعي أو التعلم الآلي (ML)، كان اكتشاف المواد الجديدة يعتمد على التجربة والخطأ براشانت سينغ، من مختبر أميس في جامعة ولاية أيوا ومؤلف الدراسة الجديدة، قال لـ Digital Trends في مقابلة.

"قد تستغرق عملية نقل المادة المكتشفة حديثًا من المختبر إلى السوق ما بين 20 إلى 30 عامًا، لكن الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي يمكنهما تسريع هذه العملية بشكل كبير من خلال محاكاة خصائص المواد على أجهزة الكمبيوتر قبل أن تطأ قدمك في المختبر. قال سينغ. "وهذا يجعل الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي مفيدًا لاكتشاف المركبات المفيدة من الناحية التكنولوجية."

توصيات المحررين

• يحتوي جهاز iPhone الخاص بك على ميزة سرية تساعد البيئة - وإليك كيفية عملها
• TCL 30XE ​​5G و30 V 5G هما أحدث الإضافات إلى تشكيلة هواتف 5G من TCL
• سيأتي هاتف iPhone SE جديد مزود بتقنية 5G في عام 2022، ولكن قد يكون له نفس التصميم القديم

ترقية نمط حياتكتساعد الاتجاهات الرقمية القراء على متابعة عالم التكنولوجيا سريع الخطى من خلال أحدث الأخبار ومراجعات المنتجات الممتعة والمقالات الافتتاحية الثاقبة ونظرات خاطفة فريدة من نوعها.