Nalezení a těžba dostatečného množství minerálů vzácných zemin pro napájení rostoucího počtu mobilních telefonů je těžká výzva, která může způsobit zmatek na životním prostředí – ale nové techniky by mohly pomoci.
Obsah
- Minerály, které udrží váš telefon v chodu
- Otázky životního prostředí
- Nové metody hledání minerálů
Výzkumníci tvrdí, že z odpadu odstranili cenné prvky vzácných zemin (REE) s dostatečně vysokým výnosem, aby vyřešili problémy výrobců a zároveň zvýšili jejich zisky. Vědci uvedli v a nedávný papír že jejich proces je šetrnější k životnímu prostředí, protože spotřebovává méně energie než jiné metody a přeměňuje proud kyseliny často používané k regeneraci prvků na pramínek.
Doporučená videa
"A chytrý telefon může mít až osm různých REE,“ chemik z Rice University James Tour, autor studie, řekl Digital Trends v rozhovoru. "Červené, modré a zelené barvy obrazovky jsou vylepšeny pomocí REE, stejně jako vibrační mechanismus a reproduktory."
Minerály, které udrží váš telefon v chodu
Tourova laboratoř použila speciální proces ohřevu, který vyrábí grafen z jakéhokoli zdroje pevného uhlíku, aby se získaly kovy vzácných zemin. The minerály mají magnetické a elektronické vlastnosti důležité pro moderní elektroniku a zelené technologie.
Zatímco průmyslová těžba z uhelného popílku, zbytků bauxitu a elektronického odpadu obvykle zahrnuje silné kyseliny — a časově náročný, neekologický proces – laboratoř Rice ohřívá popílek a další materiály na teplotu asi 5 432 stupňů Fahrenheita v druhý. Tento proces mění odpad na vysoce rozpustné „aktivované druhy vzácných zemin“.
Tour uvedl, že úprava popílku bleskovým Jouleovým ohřevem „rozbije sklo, které tyto prvky obklopuje, a přemění fosfáty REE na oxidy kovů, které se mnohem snadněji rozpouštějí.“ Průmyslové procesy používají k extrakci 15-molární koncentraci kyseliny dusičné materiály; proces Rice používá mnohem mírnější 0,1-molární koncentraci kyseliny chlorovodíkové, která stále poskytuje více produktu.
Výzkumníci zjistili, že bleskový ohřev uhelného popílku (CFA) více než zdvojnásobil výtěžek většiny prvků vzácných zemin s použitím velmi mírné kyseliny než louhováním neupraveného CFA v silných kyselinách.
"Strategie je obecná pro různé odpady," řekl Bing Deng, jeden z výzkumníků. "Prokázali jsme, že výtěžky obnovy REE byly zlepšeny z uhelného popílku, bauxitových zbytků a elektronického odpadu stejným aktivačním procesem."
Otázky životního prostředí
Předpovídá Deloitte Global že chytré telefony – celosvětově nejoblíbenější zařízení spotřební elektroniky, u kterých se očekává, že budou mít instalovaná základna ve výši 4,5 miliardy v roce 2022 – vyprodukuje v tomto roce 146 milionů tun CO2 nebo ekvivalentních emisí rok sám.
„Rychlý každoroční obrat nových telefonů je problém, protože spotřebováváme technologie rychlým tempem, což má také dopady na životní prostředí,“ Alexandr Gysi, profesor na katedře Earth & Environmental Science na New Mexico Institute of Mining & Technology, řekl Digital Trends v rozhovoru.
Zatímco recyklace by pomohla snížit emise, těžba je stále levnější a nezbytná k udržení kroku s rostoucí poptávkou po technologických zařízeních, řekl Gysi. Každým rokem se jejich komponenty zmenšují a odlehčují, mají vyšší výdrž baterie a jsou remixovány, aby se zvýšila kvalita displejů, dodal.
„Naše mobilní telefony jsou nabité REE a dalšími kovy, jako je měď a zlato; možnost znovu použít některé části k extrakci REE by tedy byla prospěšná, ale zatím tam nejsme.“
Gysi řekl, že získávání REE z přírodních minerálních ložisek může být obtížné, protože tyto různé REE se vyskytují společně v různých typech minerálů. K těžbě minerálů je nutná mechanická nebo fyzikální separace a také chemická separace.
"Tento proces může také zahrnovat chemikálie, které je třeba pečlivě zpracovávat prostřednictvím obnovy důlního odpadu," řekl Gysi. "S předpisy pro těžbu a těžbu v Severní Americe by mohlo být přínosné dělat to lokálně a odpovědným způsobem, ale pravděpodobně to bude dražší a potřebuje k tomu pobídky."
Gysiho laboratoř pracuje na nových technikách extrakce REE. Vědci zkoumali, jak se REE chemicky oddělují v přírodních systémech v superkritických hydrotermálních tekutinách v zemské kůře.
"Jsou to v podstatě vysokoteplotní a tlakové vodní roztoky," řekl Gysi. „Zkoumáme, jak se různé kyseliny/zásady a ligandy, jako je chlorid, fluorid a hydroxyl, mohou vázat na REE, zvyšovat jejich rozpustnost a dokonce je pomáhat frakcionovat. To umožní předvídat rozpustnost a frakcionační chování těchto kovů a mohlo by to být také potenciálně použito k vývoji nových technologií."
Nové metody hledání minerálů
Počítače mohou také zvýšit úsilí při hledání vzácných minerálů. Výzkumníci navrhli systém umělé inteligence (AI), který by mohl studovat databázi minerálů vzácných zemin, rozpoznávat vzory a pak jí umožnit najít nové potenciální shody.
Před příchodem AI nebo strojového učení (ML) bylo objevování nových materiálů založeno na pokusech a omylech, tvrdí materiálový vědec Prashant Singh, z Ames Laboratory na Iowa State University a autor nové studie, řekl Digital Trends v rozhovoru.
„Proces, jak dostat nově objevený materiál z laboratoře na trh, může trvat 20–30 let, ale AI/ML může výrazně urychlit tento proces simulací vlastností materiálu na počítačích, než vstoupí do laboratoře,“ řekl Singh. "To dělá AI/ML užitečným pro objevování technologicky užitečných sloučenin."
Doporučení redakce
- Váš iPhone má tajnou funkci, která pomáhá životnímu prostředí – takto to funguje
- TCL 30XE 5G a 30 V 5G jsou nejnovější přírůstky do řady 5G telefonů TCL
- Nový iPhone SE s 5G přichází v roce 2022, ale může mít stejný starý design
Upgradujte svůj životní stylDigitální trendy pomáhají čtenářům mít přehled o rychle se měnícím světě technologií se všemi nejnovějšími zprávami, zábavnými recenzemi produktů, zasvěcenými úvodníky a jedinečnými náhledy.
