A növekvő számú mobiltelefon energiaellátásához elegendő ritkaföldfém ásvány megtalálása és kitermelése nehéz kihívás, amely pusztítást végezhet a környezetben – de az új technikák segíthetnek.
Tartalom
- Ásványi anyagok, amelyek működésben tartják a telefont
- Környezetvédelmi kérdések
- Új módszerek az ásványok megtalálására
A kutatók szerint az értékes ritkaföldfém-elemeket (REE) eltávolították a hulladékból elég magas hozam mellett ahhoz, hogy megoldják a gyártók problémáit, miközben növelték a profitjukat. A tudósok azt mondták a friss lap hogy folyamatuk kíméletes a környezethez, mert kevesebb energiát használ fel, mint más módszerek, és az elemek visszanyerésére gyakran használt saváramot csordogálóvá alakítja.
Ajánlott videók
„A okostelefon akár nyolc különböző REE is lehet benne” – mondta a Rice Egyetem vegyésze James Tour, a tanulmány szerzője a Digital Trendsnek adott interjúban nyilatkozott. "A vörös, kék és zöld képernyő színét a REE-k fokozzák, csakúgy, mint a vibrációs mechanizmust és a hangszórókat."
Ásványi anyagok, amelyek működésben tartják a telefont
Tour laboratóriuma speciális fűtési eljárást alkalmazott, amely bármilyen szilárd szénforrásból grafént állít elő a ritkaföldfémek visszanyerésére. A ásványok mágneses és elektronikus tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek kritikusak a modern elektronika és a zöld technológiák számára.
Míg a szénpernye, bauxitmaradék és elektronikai hulladék ipari kitermelése általában erős savat használ időigényes, nem zöld folyamat – a Rice labor a pernyét és más anyagokat körülbelül 5432 Fahrenheit-fokra melegíti fel második. Az eljárás a hulladékot jól oldódó „aktivált REE-fajtákká” alakítja.
Tour szerint a pernye flash Joule-fűtéssel történő kezelése „eltöri az üveget, amely beburkolja ezeket az elemeket, és a REE-foszfátokat fém-oxidok, amelyek sokkal könnyebben oldódnak." Az ipari folyamatok 15 mólos koncentrációjú salétromsavat használnak a kivonására anyagok; a rizs-eljárás sokkal enyhébb, 0,1 mólos koncentrációjú sósavat használ, ami még mindig több terméket eredményez.
A kutatók azt találták, hogy a gyorsmelegítésű szénpernye (CFA) több mint kétszeresére növelte a ritkaföldfém-elemek hozamát nagyon enyhe sav alkalmazásával, mint a kezeletlen CFA erős savakkal történő kilúgozása.
„A stratégia általános a különféle hulladékokra” – mondta Bing Deng, az egyik kutató. „Bizonyítottuk, hogy a szénpernye, bauxitmaradványok és elektronikai hulladékok REE hasznosítási hozama ugyanazzal az aktiválási eljárással javult.”
Környezetvédelmi kérdések
A Deloitte Global előrejelzi hogy az okostelefonok – a világ legnépszerűbb szórakoztató elektronikai készülékei, amelyek várhatóan egy 4,5 milliárdos telepített bázis 2022-ben – ez 146 millió tonna CO2 vagy azzal egyenértékű kibocsátást fog eredményezni év egyedül.
„Gondot okoz az új telefonok évről-évre gyors forgalma, mivel gyors ütemben fogyasztjuk a technológiát, aminek környezeti hatásai is vannak” Sándor Gysi, az Új-Mexikói Bányászati és Technológiai Intézet Föld- és Környezettudományi Tanszékének professzora elmondta a Digital Trendsnek egy interjúban.
Míg az újrahasznosítás segít csökkenteni a károsanyag-kibocsátást, a bányászat még mindig olcsóbb, és szükséges ahhoz, hogy lépést tudjunk tartani a technológiai eszközök iránti növekvő kerességgel – mondta Gysi. Évről évre kisebbek és könnyebbek alkatrészeik, hosszabb az akkumulátor-élettartamuk, és a kijelzők minőségének javítása érdekében újrakeverik őket – tette hozzá.
„A mobiltelefonjaink REE-vel és más fémekkel, például rézzel és arannyal vannak feltöltve; ezért hasznos lenne, ha egyes alkatrészeket újra felhasználnánk a REE kinyerésére, de még nem tartunk ott.”
Gysi elmondta, hogy a természetes ásványi lelőhelyekből nehéz kinyerni a REE-t, mivel ezek a különböző RÉV-k együtt fordulnak elő különböző ásványtípusokban. Az ásványok kinyeréséhez mechanikai vagy fizikai, valamint kémiai elválasztásra van szükség.
„Ebben a folyamatban olyan vegyszerek is lehetnek, amelyeket gondosan kell kezelni a bányahulladék hasznosításával” – mondta Gysi. "Az észak-amerikai bányászati és kitermelési szabályozások miatt hasznos lehet ezt helyben és felelősségteljesen végezni, de valószínűleg drágább lesz, és ehhez ösztönzőkre van szükség."
Gysi laborja új REE extrakciós technikákon dolgozik. A kutatók azt vizsgálták, hogy a földkéreg szuperkritikus hidrotermikus folyadékaiban hogyan válnak el kémiailag a REE-k természetes rendszerekben.
„Ezek alapvetően magas hőmérsékletű és nyomású vizes megoldások” – mondta Gysi. „Megvizsgáljuk, hogy a különböző savak/bázisok és ligandumok, mint a klorid, fluorid és hidroxil, hogyan tudnak kötődni a REE-hez, javítani azok oldhatóságát, és még frakcionálni is. Ez lehetővé teszi ezen fémek oldhatóságának és frakcionálási viselkedésének előrejelzését, és potenciálisan felhasználható új technológiák kifejlesztésére is.
Új módszerek az ásványok megtalálására
A számítógépek a ritka ásványok felkutatására irányuló erőfeszítéseket is fokozhatják. A kutatók olyan mesterséges intelligencia (AI) rendszert javasoltak, amely képes lenne tanulmányozni a ritkaföldfém ásványok adatbázisát, felismerni a mintákat, majd lehetővé tenni az új lehetséges egyezések felfedezését.
Az AI vagy a gépi tanulás (ML) megjelenése előtt az új anyagok felfedezése próbálkozásokon és tévedéseken alapult. Prashant Singh, az Iowa Állami Egyetem Ames Laboratóriumából és az új tanulmány szerzője elmondta a Digital Trendsnek egy interjúban.
„Az újonnan felfedezett anyag laboratóriumból piacra vitele 20-30 évig is eltarthat, de az AI/ML jelentősen felgyorsíthatja ezt a folyamatot az anyagjellemzők számítógépeken történő szimulálásával, mielőtt bevetné a lábát a laborba. Singh mondta. "Ez az AI/ML-t hasznossá teszi technológiailag hasznos vegyületek felfedezésében."
Szerkesztői ajánlások
- Az iPhone-nak van egy titkos funkciója, amely segíti a környezet védelmét – ez így működik
- A TCL 30XE 5G és a 30 V 5G a TCL 5G telefonkínálatának legújabb tagja
- 2022-ben érkezik egy új iPhone SE 5G-vel, de lehet, hogy ugyanaz a régi lesz
Frissítse életmódjátA Digital Trends segítségével az olvasók nyomon követhetik a technológia rohanó világát a legfrissebb hírekkel, szórakoztató termékismertetőkkel, éleslátó szerkesztőségekkel és egyedülálló betekintésekkel.
