At finde og udvinde nok sjældne jordarters mineraler til at drive det voksende antal mobiltelefoner er en hård udfordring, der kan forårsage ødelæggelse af miljøet - men nye teknikker kan hjælpe.
Indhold
- Mineraler, der holder din telefon kørende
- Miljøspørgsmål
- Nye metoder til at finde mineraler
Forskere siger, at de har fjernet værdifulde sjældne jordarters elementer (REE) fra affald med høje nok udbytter til at løse problemer for producenterne og samtidig øge deres fortjeneste. Forskerne sagde i en nyere papir at deres proces er venligere for miljøet, fordi den bruger mindre energi end andre metoder og forvandler den strøm af syre, der ofte bruges til at genvinde grundstofferne, til en strøm.
Anbefalede videoer
"EN smartphone kan have så mange som otte forskellige REE'er i sig," Rice University kemiker James Tour, forfatteren af undersøgelsen, fortalte Digital Trends i et interview. "De røde, blå og grønne skærmfarver forstærkes af REE'er, ligesom vibrerende mekanisme og højttalerne."
Mineraler, der holder din telefon kørende
Tours laboratorium brugte en speciel opvarmningsproces, der producerer grafen fra enhver fast kulstofkilde til at genvinde sjældne jordarters metaller. Det mineraler har magnetiske og elektroniske egenskaber, der er kritiske for moderne elektronik og grønne teknologier.
Mens industriel udvinding fra kulflyveaske, bauxitrester og elektronisk affald normalt involverer stærk syre - en tidskrævende, ikke-grøn proces - rislaboratoriet opvarmer flyveaske og andre materialer til omkring 5.432 grader Fahrenheit i en anden. Processen gør affaldet til meget opløselige "aktiverede REE-arter."
Tour sagde, at behandling af flyveaske ved flash Joule-opvarmning "bryder glasset, der omslutter disse elementer og omdanner REE-fosfater til metaloxider, der opløses meget lettere." Industrielle processer bruger en 15-molær koncentration af salpetersyre til at udvinde materialer; risprocessen bruger en meget mildere 0,1 molær koncentration af saltsyre, som stadig giver mere produkt.
Forskerne fandt, at flashopvarmning af kulflyveaske (CFA) mere end fordoblede udbyttet af de fleste sjældne jordarters grundstoffer ved at bruge meget mild syre end udvaskning af ubehandlet CFA i stærke syrer.
"Strategien er generel for forskelligt affald," sagde Bing Deng, en af forskerne. "Vi beviste, at REE-genvindingsudbyttet blev forbedret fra kulflyveaske, bauxitrester og elektronisk affald ved den samme aktiveringsproces."
Miljøspørgsmål
Det forudser Deloitte Global at smartphones - verdens mest populære forbrugerelektronikenheder, der forventes at have en installeret base på 4,5 milliarder i 2022 — vil generere 146 millioner tons CO2 eller tilsvarende emissioner år alene.
"Den hurtige omsætning af nye telefoner hvert år er et problem, da vi bruger teknologi i et hurtigt tempo, hvilket også har miljøpåvirkninger," Alexander Gysi, en professor i Department of Earth & Environmental Science ved New Mexico Institute of Mining & Technology, fortalte Digital Trends i et interview.
Mens genbrug ville hjælpe med at reducere emissionerne, er minedrift stadig billigere og nødvendigt for at holde trit med den stigende efterspørgsel efter teknologiske enheder, sagde Gysi. Hvert år bliver deres komponenter mindre og lettere, har en længere batterilevetid og remixes for at øge kvaliteten af skærme, tilføjede han.
"Vores mobiltelefoner er superladede med REE og andre metaller som kobber og guld; Derfor ville det være en fordel at kunne genbruge nogle af delene til at udvinde REE, men vi er der ikke endnu."
Gysi sagde, at det kan være svært at udvinde REE fra naturlige mineralforekomster, fordi disse forskellige REE'er forekommer sammen i forskellige mineraltyper. At udvinde mineralerne kræver mekanisk eller fysisk adskillelse samt kemisk adskillelse.
"Denne proces kan også involvere kemikalier, der skal behandles omhyggeligt via genvinding af mineaffald," sagde Gysi. "Med minedrifts- og udvindingsbestemmelserne i Nordamerika kan det være fordelagtigt at gøre det lokalt og på en ansvarlig måde, men det vil sandsynligvis være dyrere og har brug for incitamenter til at gøre det."
Gysis laboratorium arbejder på nye REE-ekstraktionsteknikker. Forskerne undersøgte, hvordan REE'er adskilles kemisk i naturlige systemer i superkritiske hydrotermiske væsker i jordskorpen.
"Dette er i det væsentlige højtemperatur- og trykvandsløsninger," sagde Gysi. "Vi studerer, hvordan forskellige syre/baser og ligander som chlorid, fluorid og hydroxyl kan binde til REE, forbedre deres opløselighed og endda hjælpe med at fraktionere dem. Dette vil gøre det muligt at forudsige disse metallers opløselighed og fraktioneringsadfærd og kan også potentielt bruges til at udvikle nye teknologier."
Nye metoder til at finde mineraler
Computere kan også øge indsatsen for at finde sjældne mineraler. Forskere har foreslået et kunstig intelligens (AI) system, der kunne studere en database med sjældne jordarters mineraler, genkende mønstre og derefter sætte den i stand til at spotte nye potentielle matcher.
Før fremkomsten af AI eller machine learning (ML) var opdagelsen af nye materialer baseret på forsøg og fejl, siger materialeforsker Prashant Singh, fra Ames Laboratory ved Iowa State University og forfatteren af den nye undersøgelse, fortalte Digital Trends i et interview.
“Processen med at tage et nyopdaget materiale fra laboratorium til marked kan tage 20-30 år, men AI/ML kan fremskynde denne proces markant ved at simulere materialeegenskaber på computere, før man sætter sin fod i et laboratorium." sagde Singh. "Dette gør AI/ML nyttig til at opdage teknologisk nyttige forbindelser."
Redaktørernes anbefalinger
- Din iPhone har en hemmelig funktion, der hjælper miljøet - sådan fungerer det
- TCL 30XE 5G og 30 V 5G er de seneste tilføjelser til TCLs 5G-telefonudvalg
- En ny iPhone SE med 5G kommer i 2022, men den har muligvis det samme gamle design
Opgrader din livsstilDigital Trends hjælper læserne med at holde styr på den hurtige teknologiske verden med alle de seneste nyheder, sjove produktanmeldelser, indsigtsfulde redaktionelle artikler og enestående smugkig.
