Riittävän harvinaisten maametallien mineraalien löytäminen ja talteenotto kasvavan määrän matkapuhelimia varten on kova haaste, joka voi aiheuttaa tuhoa ympäristölle – mutta uudet tekniikat voivat auttaa.
Sisällys
- Mineraalit, jotka pitävät puhelimesi käynnissä
- Ympäristöasiat
- Uusia tapoja löytää mineraaleja
Tutkijat sanovat poistaneensa arvokkaita harvinaisten maametallien elementtejä (REE) jätteistä riittävän korkeilla saannoilla ratkaistakseen valmistajien ongelmia ja kasvattaen samalla heidän voittojaan. Tiedemiehet sanoivat a tuore lehti että niiden prosessi on ympäristöystävällisempi, koska se käyttää vähemmän energiaa kuin muut menetelmät ja muuttaa alkuaineiden talteenottoon usein käytetyn happovirran tihkuksi.
Suositellut videot
"A älypuhelin siinä voi olla jopa kahdeksan erilaista REE: tä”, Rice Universityn kemisti James Tour, tutkimuksen kirjoittaja kertoi Digital Trendsille haastattelussa. "REE parantaa näytön punaista, sinistä ja vihreää värejä, samoin kuin värinämekanismi ja kaiuttimet."
Mineraalit, jotka pitävät puhelimesi käynnissä
Tourin laboratorio käytti erityistä lämmitysprosessia, joka tuottaa grafeenia mistä tahansa kiinteästä hiilen lähteestä harvinaisten maametallien talteenottamiseksi. The mineraalit niillä on magneettisia ja elektronisia ominaisuuksia, jotka ovat tärkeitä nykyaikaiselle elektroniikalle ja vihreälle teknologialle.
Vaikka teollinen uuttaminen hiilen lentotuhkasta, bauksiittijäännöksistä ja elektroniikkajätteestä sisältää yleensä vahvaa happoa – aikaa vievä, ei-vihreä prosessi – Rice-laboratorio lämmittää lentotuhkan ja muut materiaalit noin 5 432 Fahrenheit-asteeseen toinen. Prosessi muuttaa jätteen erittäin liukoisiksi "aktivoiduiksi REE-lajeiksi".
Tour sanoi, että lentotuhkan käsitteleminen flash-joule-lämmityksellä "särkyy lasin, joka ympäröi näitä elementtejä ja muuttaa REE-fosfaatit metallioksideja, jotka liukenevat paljon helpommin." Teollisissa prosesseissa käytetään 15-molaarista typpihappopitoisuutta uuttoon materiaalit; Rice-prosessissa käytetään paljon miedompaa 0,1-molaarista suolahappoa, joka tuottaa silti enemmän tuotetta.
Tutkijat havaitsivat, että kivihiilen lentotuhka (CFA) yli kaksinkertaisti useimpien harvinaisten maametallien saannon käyttämällä erittäin mietoa happoa kuin liuottamalla käsittelemätöntä CFA: ta vahvoilla hapoilla.
"Strategia on yleinen erilaisille jätteille", yksi tutkijoista Bing Deng sanoi. "Todistimme, että samalla aktivointiprosessilla REE: n talteenottotuottoja parannettiin hiilen lentotuhkasta, bauksiittijäännöksistä ja elektroniikkajätteistä."
Ympäristöasiat
Deloitte Global ennustaa että älypuhelimet – maailman suosituimmat kulutuselektroniikkalaitteet, joilla odotetaan olevan 4,5 miljardin asennettu kanta vuonna 2022 – tuottaa 146 miljoonaa tonnia hiilidioksidipäästöjä tai vastaavia päästöjä. vuosi yksin.
"Uusien puhelimien nopea vaihtuvuus vuosittain on ongelma, koska kulutamme teknologiaa nopeasti, mikä vaikuttaa myös ympäristöön." Aleksanteri GysiNew Mexico Institute of Mining & Technology -instituutin maa- ja ympäristötieteen laitoksen professori kertoi Digital Trendsille haastattelussa.
Kierrätys auttaisi vähentämään päästöjä, mutta kaivostoiminta on silti halvempaa ja välttämätöntä teknisten laitteiden kasvavan kysynnän tahdissa, Gysi sanoi. Joka vuosi niiden komponenteista tulee pienempiä ja kevyempiä, niiden akkukesto on pidempi ja niitä sekoitetaan uudelleen näyttöjen laadun parantamiseksi, hän lisäsi.
”Matkapuhelimemme on ahdettu REE: llä ja muilla metalleilla, kuten kuparilla ja kullalla; Tästä syystä joidenkin osien uudelleenkäyttö REE: n erottamiseen olisi hyödyllistä, mutta emme ole vielä siinä."
Gysi sanoi, että REE: n louhinta luonnollisista mineraaliesiintymistä voi olla vaikeaa, koska näitä erilaisia REE esiintyy yhdessä eri mineraalityypeissä. Mineraalien erottaminen edellyttää mekaanista tai fysikaalista erotusta sekä kemiallista erotusta.
"Tämä prosessi voi sisältää myös kemikaaleja, jotka on käsiteltävä huolellisesti kaivosjätteen talteenotolla", Gysi sanoi. "Pohjois-Amerikan kaivos- ja louhintamääräysten vuoksi voisi olla hyödyllistä tehdä se paikallisesti ja vastuullisesti, mutta se on todennäköisesti kalliimpaa ja vaatii kannustimia."
Gysin laboratorio työskentelee uusien REE-uuttotekniikoiden parissa. Tutkijat tutkivat, kuinka REE erotetaan kemiallisesti luonnollisissa järjestelmissä maankuoren ylikriittisissä hydrotermisissä nesteissä.
"Nämä ovat pääasiassa korkean lämpötilan ja paineen vesiliuoksia", Gysi sanoi. "Tutkimme, kuinka erilaiset hapot/emäkset ja ligandit, kuten kloridi, fluoridi ja hydroksyyli, voivat sitoutua REE: hen, parantaa niiden liukoisuutta ja jopa auttaa fraktioimaan niitä. Tämä mahdollistaa näiden metallien liukoisuuden ja fraktiointikäyttäytymisen ennustamisen, ja sitä voitaisiin mahdollisesti käyttää myös uusien teknologioiden kehittämiseen.
Uusia tapoja löytää mineraaleja
Tietokoneet voivat myös edistää harvinaisten mineraalien löytämistä. Tutkijat ovat ehdottaneet tekoälyjärjestelmää, joka voisi tutkia harvinaisten maametallien mineraalien tietokantaa, tunnistaa kuvioita ja sitten mahdollistaa uusien mahdollisten osumien havaitsemisen.
Ennen tekoälyn tai koneoppimisen (ML) tuloa uusien materiaalien löytäminen perustui yrityksen ja erehdyksen avulla, materiaalitieteilijä Prashant Singh, Iowan osavaltion yliopiston Ames Laboratorysta ja uuden tutkimuksen kirjoittaja, kertoi Digital Trendsille haastattelussa.
"Prosessi vasta löydetyn materiaalin viemiseksi laboratoriosta markkinoille voi kestää 20-30 vuotta, mutta AI/ML voi nopeuttaa tätä prosessia merkittävästi simuloimalla materiaalien ominaisuuksia tietokoneilla ennen kuin astut laboratorioon. Singh sanoi. "Tämä tekee AI/ML: stä hyödyllisen teknologisesti hyödyllisten yhdisteiden löytämisessä."
Toimittajien suositukset
- iPhonessasi on salainen ominaisuus, joka auttaa ympäristöä – näin se toimii
- TCL 30XE 5G ja 30 V 5G ovat uusimmat lisäykset TCL: n 5G-puhelinvalikoimaan
- Uusi iPhone SE 5G: llä on tulossa vuonna 2022, mutta sillä voi olla sama vanha muotoilu
Päivitä elämäntapasiDigital Trends auttaa lukijoita pysymään tekniikan nopeatempoisessa maailmassa uusimpien uutisten, hauskojen tuotearvostelujen, oivaltavien toimitusten ja ainutlaatuisten kurkistusten avulla.
