Umweltfreundlichere Techniken könnten dabei helfen, seltene Mineralien für Telefone zu finden

Die Suche und Gewinnung von genügend Seltenerdmineralien, um die wachsende Zahl von Mobiltelefonen anzutreiben, ist eine große Herausforderung, die verheerende Folgen für die Umwelt haben kann – aber neue Techniken könnten helfen.

Forscher sagen, dass sie wertvolle Seltenerdelemente (REE) mit ausreichend hohen Ausbeuten aus Abfällen entfernt haben, um Probleme für Hersteller zu lösen und gleichzeitig ihre Gewinne zu steigern. Die Wissenschaftler sagten in einem Aktuelles Papier dass ihr Verfahren umweltfreundlicher ist, da es weniger Energie verbraucht als andere Methoden und den Säurestrom, der oft zur Rückgewinnung der Elemente verwendet wird, in ein Rinnsal verwandelt.

"A Smartphone kann bis zu acht verschiedene Seltenerdmetalle enthalten“, sagt Chemiker von der Rice University James-Tour, der Autor der Studie, sagte Digital Trends in einem Interview. „Die roten, blauen und grünen Bildschirmfarben werden durch REEs verstärkt, ebenso wie der Vibrationsmechanismus und die Lautsprecher.“

Mineralien, die Ihr Telefon am Laufen halten

Tours Labor verwendete ein spezielles Erhitzungsverfahren, das Graphen aus jeder festen Kohlenstoffquelle erzeugt, um Seltenerdmetalle zurückzugewinnen. Der Mineralien verfügen über magnetische und elektronische Eigenschaften, die für moderne Elektronik und umweltfreundliche Technologien von entscheidender Bedeutung sind.

Während bei der industriellen Extraktion von Kohleflugasche, Bauxitrückständen und Elektroschrott normalerweise starke Säure zum Einsatz kommt – a zeitaufwändiger, nicht umweltfreundlicher Prozess – das Rice-Labor erhitzt Flugasche und andere Materialien in einem Raum auf etwa 5.432 Grad Fahrenheit zweite. Der Prozess verwandelt den Abfall in hochlösliche „aktivierte REE-Spezies“.

Tour sagte, dass die Behandlung von Flugasche durch Flash-Joule-Erhitzung „das Glas zerbricht, das diese Elemente umschließt, und REE-Phosphate in umwandelt.“ Metalloxide, die sich viel leichter auflösen.“ Industrielle Prozesse verwenden zur Extraktion eine 15-molare Salpetersäurekonzentration Materialien; Beim Reisverfahren wird eine viel mildere Salzsäurekonzentration von 0,1 molar verwendet, die dennoch mehr Produkt ergibt.

Die Forscher fanden heraus, dass durch Blitzerhitzung von Kohleflugasche (CFA) die Ausbeute der meisten Seltenerdelemente bei Verwendung einer sehr milden Säure mehr als verdoppelt wurde als bei der Laugung von unbehandelter CFA in starken Säuren.

„Die Strategie gilt allgemein für verschiedene Abfälle“, sagte Bing Deng, einer der Forscher. „Wir haben bewiesen, dass die REE-Rückgewinnungsausbeuten aus Kohleflugasche, Bauxitrückständen und Elektroschrott durch denselben Aktivierungsprozess verbessert wurden.“

Umweltprobleme

Deloitte Global prognostiziert dass Smartphones – die weltweit beliebtesten Geräte der Unterhaltungselektronik, von denen erwartet wird, dass sie über eine verfügen Bei einer installierten Basis von 4,5 Milliarden im Jahr 2022 werden 146 Millionen Tonnen CO2 oder gleichwertige Emissionen entstehen Jahr allein.

„Der schnelle Umsatz neuer Telefone jedes Jahr ist ein Problem, da wir Technologie in einem schnellen Tempo verbrauchen, was auch Auswirkungen auf die Umwelt hat.“ Alexander Gysi, Professor am Department of Earth & Environmental Science am New Mexico Institute of Mining & Technology, sagte Digital Trends in einem Interview.

Während Recycling dazu beitragen würde, Emissionen zu reduzieren, sei der Bergbau immer noch billiger und notwendig, um mit der wachsenden Nachfrage nach technischen Geräten Schritt zu halten, sagte Gysi. Jedes Jahr würden ihre Komponenten kleiner und leichter, hätten eine längere Akkulaufzeit und würden neu gemischt, um die Qualität der Displays zu verbessern, fügte er hinzu.

„Unsere Mobiltelefone sind mit REE und anderen Metallen wie Kupfer und Gold aufgeladen; Daher wäre es von Vorteil, einige der Teile zur Gewinnung von REE wiederverwenden zu können, aber wir sind noch nicht so weit.“

Gysi sagte, dass die Gewinnung von Seltenerdmetallen aus natürlichen Mineralvorkommen schwierig sein könne, da diese verschiedenen Seltenerdmetalle in verschiedenen Mineralarten zusammen vorkommen. Um die Mineralien zu extrahieren, ist eine mechanische oder physikalische Trennung sowie eine chemische Trennung erforderlich.

„Bei diesem Prozess können auch Chemikalien beteiligt sein, die bei der Rückgewinnung von Bergwerksabfällen sorgfältig behandelt werden müssen“, sagte Gysi. „Angesichts der Bergbau- und Fördervorschriften in Nordamerika könnte es von Vorteil sein, dies vor Ort und auf verantwortungsvolle Weise zu tun, aber es ist wahrscheinlich teurer und erfordert Anreize dafür.“

Gysis Labor arbeitet an neuen REE-Extraktionstechniken. Die Forscher untersuchten, wie REEs in natürlichen Systemen in überkritischen hydrothermalen Flüssigkeiten in der Erdkruste chemisch getrennt werden.

„Dabei handelt es sich im Wesentlichen um Hochtemperatur- und Druckwasserlösungen“, sagte Gysi. „Wir untersuchen, wie verschiedene Säuren/Basen und Liganden wie Chlorid, Fluorid und Hydroxyl an REE binden, ihre Löslichkeit verbessern und sogar bei der Fraktionierung helfen können. Dies ermöglicht die Vorhersage der Löslichkeit und des Fraktionierungsverhaltens dieser Metalle und könnte möglicherweise auch zur Entwicklung neuer Technologien genutzt werden.“

Neue Methoden, Mineralien zu finden

Computer könnten auch die Suche nach seltenen Mineralien vorantreiben. Forscher haben ein System mit künstlicher Intelligenz (KI) vorgeschlagen, das eine Datenbank mit Seltenerdmineralien untersuchen, Muster erkennen und es dann in die Lage versetzen könnte, neue potenzielle Übereinstimmungen zu erkennen.

Vor dem Aufkommen von KI oder maschinellem Lernen (ML) basierte die Entdeckung neuer Materialien auf Versuch und Irrtum, sagen Materialwissenschaftler Prashant Singh, vom Ames Laboratory der Iowa State University und Autor der neuen Studie, sagte Digital Trends in einem Interview.

„Der Prozess, ein neu entdecktes Material vom Labor auf den Markt zu bringen, kann 20 bis 30 Jahre dauern, KI/ML jedoch schon „Beschleunigen Sie diesen Prozess erheblich, indem Sie Materialeigenschaften am Computer simulieren, bevor Sie ein Labor betreten“, sagte Singh. „Das macht die KI/ML nützlich für die Entdeckung technologisch nützlicher Verbindungen.“

Empfehlungen der Redaktion

• Ihr iPhone verfügt über eine geheime Funktion, die der Umwelt hilft – so funktioniert es
• TCL 30XE ​​5G und 30 V 5G sind die neuesten Ergänzungen der 5G-Telefonpalette von TCL
• Im Jahr 2022 kommt ein neues iPhone SE mit 5G, das aber möglicherweise das gleiche alte Design haben wird

Werten Sie Ihren Lebensstil aufDigital Trends hilft Lesern mit den neuesten Nachrichten, unterhaltsamen Produktrezensionen, aufschlussreichen Leitartikeln und einzigartigen Einblicken, den Überblick über die schnelllebige Welt der Technik zu behalten.