점점 더 많은 휴대폰에 전력을 공급할 만큼 충분한 희토류 광물을 찾고 추출하는 것은 환경에 큰 피해를 줄 수 있는 어려운 과제이지만 새로운 기술이 도움이 될 수 있습니다.
내용물
- 휴대폰을 계속 작동시키는 미네랄
- 환경 문제
- 광물을 찾는 새로운 방법
연구원들은 제조업체의 문제를 해결하는 동시에 수익을 증대할 수 있을 만큼 충분히 높은 수율로 폐기물에서 귀중한 희토류 원소(REE)를 제거했다고 말합니다. 과학자들은 한 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. 최근 논문 그들의 공정은 다른 방법보다 에너지를 덜 사용하고 원소를 회수하는 데 자주 사용되는 산의 흐름을 물방울로 바꾸기 때문에 환경에 더 친절합니다.
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"ㅏ 스마트 폰 그 안에 최대 8개의 서로 다른 REE가 있을 수 있습니다.” 라이스 대학교 화학자 제임스 투어연구의 저자인 Digital Trends와의 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. "진동 메커니즘 및 스피커와 마찬가지로 빨간색, 파란색 및 녹색 화면 색상이 REE에 의해 향상되었습니다."
휴대폰을 계속 작동시키는 미네랄
Tour의 연구실에서는 희토류 금속을 회수하기 위해 고체 탄소원에서 그래핀을 생산하는 특수 가열 공정을 사용했습니다. 그만큼 탄산수 현대 전자제품과 친환경 기술에 중요한 자기적, 전자적 특성을 갖고 있습니다.
석탄 비산회, 보크사이트 잔류물 및 전자 폐기물로부터의 산업적 추출에는 일반적으로 강산이 포함됩니다. 시간이 많이 소요되고 친환경적이지 않은 공정 — Rice 연구소는 비산회 및 기타 물질을 화씨 약 5,432도까지 가열합니다. 두번째. 이 공정은 폐기물을 가용성이 높은 "활성화된 REE 종"으로 전환합니다.
Tour는 플래시 주울 가열로 비산회를 처리하면 "이러한 요소를 담고 있는 유리가 깨지고 REE 인산염이 인산염으로 전환됩니다."라고 말했습니다. 훨씬 더 쉽게 용해되는 금속 산화물입니다.” 산업 공정에서는 15몰 농도의 질산을 사용하여 재료; 쌀 공정에서는 훨씬 더 순한 0.1몰 농도의 염산을 사용하여 여전히 더 많은 제품을 생산합니다.
연구원들은 순간 가열 석탄 비산회(CFA)가 강산에서 처리되지 않은 CFA를 침출하는 것보다 매우 약한 산을 사용하여 대부분의 희토류 원소의 수율을 두 배 이상 증가시키는 것을 발견했습니다.
연구원 중 한 명인 Bing Deng은 "이 전략은 다양한 폐기물에 일반적입니다."라고 말했습니다. "우리는 동일한 활성화 공정을 통해 석탄 비산회, 보크사이트 잔류물 및 전자 폐기물에서 REE 회수 수율이 향상되었음을 입증했습니다."
환경 문제
딜로이트 글로벌은 예측한다 스마트폰은 세계에서 가장 인기 있는 가전제품으로, 2022년 설치 기반 45억 개 — 올해 1억 4,600만 톤의 CO2 또는 이에 상응하는 배출량을 생성할 것입니다. 혼자 일년.
"매년 새로운 휴대폰의 빠른 회전율은 우리가 빠른 속도로 기술을 소비하고 환경에도 영향을 미치기 때문에 문제가 됩니다." 알렉산더 기지, New Mexico Institute of Mining & Technology의 지구 및 환경 과학과 교수는 인터뷰에서 Digital Trends에 말했습니다.
재활용은 배출량을 줄이는 데 도움이 되지만 채굴은 여전히 더 저렴하고 기술 장치에 대한 수요 증가를 따라잡는 데 필요하다고 Gysi는 말했습니다. 그는 매년 부품이 더 작고 가벼워지고 배터리 수명이 길어지며 디스플레이 품질을 높이기 위해 리믹스되고 있다고 덧붙였습니다.
“우리 휴대폰은 REE와 구리, 금과 같은 다른 금속으로 가득 차 있습니다. 따라서 일부 부품을 재사용하여 REE를 추출할 수 있다면 도움이 될 것입니다. 하지만 아직까지는 그런 단계에 이르지 못했습니다.”
Gysi는 이러한 다양한 REE가 다양한 광물 유형에서 함께 발생하기 때문에 천연 광물 매장지에서 REE를 추출하는 것이 어려울 수 있다고 말했습니다. 광물을 추출하려면 기계적 또는 물리적 분리와 화학적 분리가 필요합니다.
“이 과정에는 광산 폐기물 회수를 통해 주의 깊게 처리해야 하는 화학물질도 포함될 수 있습니다.”라고 Gysi는 말했습니다. "북미의 채굴 및 추출 규정으로 인해 현지에서 책임 있는 방식으로 수행하는 것이 유익할 수 있지만 비용이 더 많이 들 가능성이 높으며 그렇게 하려면 인센티브가 필요합니다."
Gysi의 연구실에서는 새로운 REE 추출 기술을 연구하고 있습니다. 연구자들은 지각의 초임계 열수 유체에서 자연계에서 REE가 화학적으로 어떻게 분리되는지 조사했습니다.
"이것은 본질적으로 고온 및 고압의 수용액입니다."라고 Gysi는 말했습니다. “우리는 염화물, 불소, 수산기와 같은 다양한 산/염기 및 리간드가 어떻게 REE에 결합하여 용해도를 향상시키고 심지어 분류하는 데 도움을 줄 수 있는지 연구합니다. 이를 통해 이러한 금속의 용해도 및 분별 거동을 예측할 수 있으며 잠재적으로 새로운 기술을 개발하는 데 사용될 수도 있습니다.”
광물을 찾는 새로운 방법
컴퓨터는 또한 희귀 광물을 찾는 노력을 강화할 수도 있습니다. 연구원들이 희토류 광물 데이터베이스를 연구하고 패턴을 인식한 다음 새로운 잠재적 일치 항목을 찾아낼 수 있는 인공 지능(AI) 시스템을 제안했습니다.
AI나 머신러닝(ML)이 등장하기 이전에는 신소재 발견은 시행착오를 통해 이루어졌다. 프라샨트 싱, 아이오와 주립 대학의 에임스 연구소(Ames Laboratory) 소속이자 새로운 연구의 저자인 그는 인터뷰에서 Digital Trends에 말했습니다.
“새롭게 발견된 물질을 실험실에서 시장으로 가져가는 과정은 20~30년이 걸릴 수 있지만 AI/ML은 실험실에 발을 들여놓기 전에 컴퓨터에서 재료 특성을 시뮬레이션하여 이 프로세스의 속도를 크게 높였습니다." 싱이 말했다. "이것은 AI/ML이 기술적으로 유용한 화합물을 발견하는 데 유용하게 만듭니다."
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