Ekološkije tehnike mogle bi pomoći u pronalaženju rijetkih minerala za telefone

Pronalaženje i ekstrakcija dovoljno minerala rijetkih zemalja za napajanje sve većeg broja mobilnih telefona težak je izazov koji može izazvati pustoš u okolišu - ali nove tehnike mogle bi pomoći.

Istraživači kažu da su uklonili vrijedne elemente rijetke zemlje (REE) iz otpada u dovoljno visokim prinosima da riješe probleme za proizvođače, dok istovremeno povećavaju njihovu zaradu. Znanstvenici su rekli u a nedavni rad da je njihov proces prihvatljiviji za okoliš jer koristi manje energije od drugih metoda i pretvara struju kiseline koja se često koristi za obnavljanje elemenata u curenje.

“A pametni telefon može imati čak osam različitih REE u sebi,” kemičar sa Sveučilišta Rice James Tour, autorica studije, rekla je u intervjuu za Digital Trends. "Crvena, plava i zelena boja ekrana poboljšane su REE-ima, kao i vibrirajući mehanizam i zvučnici."

Minerali koji održavaju rad vašeg telefona

Tourov laboratorij koristio je poseban proces zagrijavanja koji proizvodi grafen iz bilo kojeg krutog izvora ugljika za obnavljanje metala rijetke zemlje. The minerali imaju magnetska i elektronička svojstva kritična za modernu elektroniku i zelene tehnologije.

Dok industrijska ekstrakcija iz letećeg pepela ugljena, ostataka boksita i elektroničkog otpada obično uključuje jaku kiselinu - dugotrajan proces koji nije ekološki prihvatljiv - Riceov laboratorij zagrijava leteći pepeo i druge materijale na oko 5432 stupnja Fahrenheita u drugi. Proces pretvara otpad u visoko topljive "aktivirane vrste REE".

Tour je rekao da tretiranje letećeg pepela flash Joule zagrijavanjem “razbija staklo koje obavija ove elemente i pretvara REE fosfate u metalni oksidi koji se puno lakše otapaju.” Industrijski procesi koriste 15-molarnu koncentraciju dušične kiseline za ekstrakciju materijali; Rižin proces koristi mnogo blažu 0,1-molarnu koncentraciju klorovodične kiseline koja još uvijek daje više proizvoda.

Istraživači su otkrili da leteći pepeo od ugljena (CFA) za brzo zagrijavanje više nego udvostručuje prinos većine elemenata rijetkih zemalja korištenjem vrlo blage kiseline u odnosu na ispiranje neobrađenog CFA u jakim kiselinama.

"Strategija je opća za različite vrste otpada", rekao je Bing Deng, jedan od istraživača. "Dokazali smo da su prinosi regeneracije REE poboljšani iz letećeg pepela ugljena, ostataka boksita i elektroničkog otpada istim postupkom aktivacije."

Pitanja okoliša

Deloitte Global predviđa da pametni telefoni — najpopularniji uređaji potrošačke elektronike na svijetu za koje se očekuje da imaju instalirana baza od 4,5 milijardi 2022. — generirat će 146 milijuna tona CO2 ili ekvivalentnih emisija ove godine sama.

"Brzi promet novih telefona svake godine predstavlja problem jer brzo trošimo tehnologiju, što također ima utjecaj na okoliš," Alexander Gysi, profesor na Odsjeku za znanost o Zemlji i okolišu na Institutu za rudarstvo i tehnologiju Novog Meksika, rekao je u intervjuu za Digital Trends.

Dok bi recikliranje pomoglo u smanjenju emisija, rudarenje je još uvijek jeftinije i neophodno kako bi se održalo korak s rastućom potražnjom za tehnološkim uređajima, rekao je Gysi. Svake godine njihove komponente postaju manje i lakše, imaju dulje trajanje baterije i mijenjaju se kako bi se povećala kvaliteta zaslona, ​​dodao je.

“Naši mobiteli su napunjeni REE i drugim metalima poput bakra i zlata; stoga bi mogućnost ponovne upotrebe nekih dijelova za izdvajanje REE bila korisna, ali još nismo tamo.”

Gysi je rekao da ekstrakcija REE iz prirodnih mineralnih naslaga može biti teška, jer se ti različiti REE pojavljuju zajedno u različitim vrstama minerala. Za ekstrakciju minerala potrebno je mehaničko ili fizičko odvajanje, kao i kemijsko odvajanje.

"Ovaj proces također može uključivati ​​kemikalije koje treba pažljivo tretirati putem oporabe rudničkog otpada", rekao je Gysi. "S propisima o rudarenju i vađenju u Sjevernoj Americi, moglo bi biti korisno raditi to lokalno i na odgovoran način, ali će vjerojatno biti skuplje i potrebni su poticaji za to."

Gysijev laboratorij radi na novim tehnikama ekstrakcije REE. Istraživači su istraživali kako se REE kemijski odvajaju u prirodnim sustavima u superkritičnim hidrotermalnim tekućinama u Zemljinoj kori.

"Ovo su u biti otopine vode s visokom temperaturom i pritiskom", rekao je Gysi. “Proučavamo kako se različite kiseline/baze i ligandi poput klorida, fluorida i hidroksila mogu vezati na REE, povećati njihovu topljivost, pa čak i pomoći u njihovoj frakcionaciji. To će omogućiti predviđanje topljivosti i ponašanja frakcioniranja ovih metala, a također bi se potencijalno moglo koristiti za razvoj novih tehnologija."

Nove metode pronalaska minerala

Računala bi također mogla potaknuti napore u pronalasku rijetkih minerala. Istraživači su predložili sustav umjetne inteligencije (AI) koji bi mogao proučavati bazu podataka o mineralima rijetkih zemalja, prepoznati uzorke i zatim omogućiti uočavanje novih potencijalnih podudaranja.

Prije pojave umjetne inteligencije ili strojnog učenja (ML), otkrivanje novih materijala temeljilo se na pokušajima i pogreškama, znanstvenik za materijale Prashant Singh, iz Laboratorija Ames na Državnom sveučilištu Iowa i autor nove studije, rekao je u intervjuu za Digital Trends.

“Proces prenošenja novootkrivenog materijala iz laboratorija na tržište može trajati 20-30 godina, ali AI/ML može značajno ubrzati ovaj proces simulacijom svojstava materijala na računalima prije nego što kročite u laboratorij,” rekao je Singh. "To čini AI/ML korisnim za otkrivanje tehnološki korisnih spojeva."

Preporuke urednika

• Vaš iPhone ima tajnu značajku koja pomaže okolišu — evo kako funkcionira
• TCL 30XE ​​5G i 30 V 5G najnoviji su dodaci TCL-ovoj liniji 5G telefona
• Novi iPhone SE s 5G dolazi 2022., ali bi mogao imati isti stari dizajn

Nadogradite svoj životni stilDigitalni trendovi pomažu čitateljima da prate brzi svijet tehnologije sa svim najnovijim vijestima, zabavnim recenzijama proizvoda, pronicljivim uvodnicima i jedinstvenim brzim pregledima.