Trouver et extraire suffisamment de minéraux de terres rares pour alimenter le nombre croissant de téléphones portables est un défi de taille qui peut causer des ravages sur l'environnement – mais de nouvelles techniques pourraient aider.
Contenu
- Des minéraux qui permettent à votre téléphone de fonctionner
- Problèmes environnementaux
- De nouvelles méthodes pour trouver des minéraux
Les chercheurs affirment avoir éliminé les éléments de terres rares (ÉTR) précieux des déchets avec des rendements suffisamment élevés pour résoudre les problèmes des fabricants tout en augmentant leurs bénéfices. Les scientifiques ont déclaré dans un article récent que leur procédé est plus respectueux de l'environnement car il consomme moins d'énergie que les autres méthodes et transforme le flux d'acide souvent utilisé pour récupérer les éléments en un filet d'eau.
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"UN téléphone intelligent peut contenir jusqu'à huit ETR différents », chimiste de l'Université Rice. Visite de James, l'auteur de l'étude, a déclaré à Digital Trends dans une interview. "Les couleurs de l'écran rouge, bleu et vert sont améliorées par les REE, tout comme le mécanisme vibrant et les haut-parleurs."
Des minéraux qui permettent à votre téléphone de fonctionner
Le laboratoire de Tour a utilisé un processus de chauffage spécial qui produit du graphène à partir de n’importe quelle source de carbone solide pour récupérer les métaux des terres rares. Le minéraux possèdent des propriétés magnétiques et électroniques essentielles à l’électronique moderne et aux technologies vertes.
Alors que l'extraction industrielle des cendres volantes de charbon, des résidus de bauxite et des déchets électroniques implique généralement un acide fort - un processus long et non écologique - le laboratoire Rice chauffe les cendres volantes et d'autres matériaux à environ 5 432 degrés Fahrenheit dans un deuxième. Le processus transforme les déchets en « espèces d’ÉTR activés » hautement solubles.
Tour a déclaré que le traitement des cendres volantes par chauffage flash Joule « brise le verre qui enveloppe ces éléments et convertit les phosphates d'ÉTR en des oxydes métalliques qui se dissolvent beaucoup plus facilement. Les procédés industriels utilisent une concentration molaire d'acide nitrique pour extraire le matériaux; le procédé Rice utilise une concentration beaucoup plus douce de 0,1 molaire d'acide chlorhydrique qui donne toujours plus de produit.
Les chercheurs ont découvert que le chauffage éclair des cendres volantes de charbon (CFA) faisait plus que doubler le rendement de la plupart des éléments de terres rares en utilisant un acide très doux par rapport à la lixiviation du CFA non traité dans des acides forts.
"La stratégie est générale pour divers déchets", a déclaré Bing Deng, l'un des chercheurs. "Nous avons prouvé que les rendements de récupération des ETR étaient améliorés à partir des cendres volantes de charbon, des résidus de bauxite et des déchets électroniques par le même processus d'activation."
Problèmes environnementaux
Deloitte Global prédit que les smartphones – les appareils électroniques grand public les plus populaires au monde, qui devraient avoir un base installée de 4,5 milliards en 2022 – générera 146 millions de tonnes de CO2 ou d’émissions équivalentes cette année seule.
"La rotation rapide des nouveaux téléphones chaque année est un problème car nous consommons la technologie à un rythme rapide, ce qui a également un impact sur l'environnement", Alexandre Gysi, professeur au Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Institut des mines et technologies du Nouveau-Mexique, a déclaré à Digital Trends dans une interview.
Même si le recyclage contribuerait à réduire les émissions, l’exploitation minière reste moins chère et nécessaire pour répondre à la demande croissante d’appareils technologiques, a déclaré Gysi. Chaque année, leurs composants deviennent plus petits et plus légers, ont une durée de vie de batterie plus longue et sont remixés pour augmenter la qualité des écrans, a-t-il ajouté.
« Nos téléphones portables sont suralimentés en ETR et en d’autres métaux comme le cuivre et l’or; il serait donc bénéfique de pouvoir réutiliser certaines pièces pour extraire les ETR, mais nous n’en sommes pas encore là.
Gysi a déclaré que l'extraction des ETR à partir de gisements minéraux naturels peut être difficile, car ces différents ETR se trouvent ensemble dans différents types de minéraux. L’extraction des minéraux nécessite une séparation mécanique ou physique ainsi qu’une séparation chimique.
« Ce processus peut également impliquer des produits chimiques qui doivent être traités avec soin via la récupération des déchets miniers », a expliqué Gysi. « Avec la réglementation sur l’exploitation minière et l’extraction en Amérique du Nord, il pourrait être avantageux de le faire localement et de manière responsable, mais cela coûtera probablement plus cher et nécessitera des incitatifs pour le faire. »
Le laboratoire de Gysi travaille sur de nouvelles techniques d’extraction des ETR. Les chercheurs ont étudié comment les ETR sont séparés chimiquement dans les systèmes naturels des fluides hydrothermaux supercritiques de la croûte terrestre.
"Il s'agit essentiellement de solutions d'eau à haute température et pression", a déclaré Gysi. « Nous étudions comment différents acides/bases et ligands comme le chlorure, le fluorure et l'hydroxyle peuvent se lier aux ETR, améliorer leur solubilité et même aider à les fractionner. Cela permettra de prédire la solubilité et le comportement de fractionnement de ces métaux et pourrait également être potentiellement utilisé pour développer de nouvelles technologies.
De nouvelles méthodes pour trouver des minéraux
Les ordinateurs pourraient également stimuler les efforts de recherche de minéraux rares. Les chercheurs ont proposé un système d’intelligence artificielle (IA) qui pourrait étudier une base de données de minéraux de terres rares, reconnaître des modèles, puis lui permettre de repérer de nouvelles correspondances potentielles.
Avant l'avènement de l'IA ou de l'apprentissage automatique (ML), la découverte de nouveaux matériaux reposait sur des essais et des erreurs, selon un scientifique des matériaux. Prashant Singh, du laboratoire Ames de l'Iowa State University et auteur de la nouvelle étude, a déclaré à Digital Trends dans une interview.
« Le processus permettant de faire passer un matériau nouvellement découvert du laboratoire au marché peut prendre 20 à 30 ans, mais l'IA/ML peut accélérer considérablement ce processus en simulant les propriétés des matériaux sur des ordinateurs avant de mettre les pieds dans un laboratoire », » dit Singh. "Cela rend l'IA/ML utile pour découvrir des composés technologiquement utiles."
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