Zaļāki paņēmieni varētu palīdzēt atrast retas minerālvielas tālruņiem

Pietiekami daudz retzemju minerālu atrašana un ieguve, lai darbinātu pieaugošo mobilo tālruņu skaitu, ir grūts izaicinājums, kas var radīt postījumus videi, taču var palīdzēt jaunas metodes.

Pētnieki saka, ka viņi no atkritumiem ir izņēmuši vērtīgus retzemju elementus (REE) ar pietiekami augstu ražu, lai atrisinātu ražotāju problēmas, vienlaikus palielinot viņu peļņu. Zinātnieki teica a nesenais papīrs ka to process ir saudzīgāks pret vidi, jo tas patērē mazāk enerģijas nekā citas metodes un pārvērš skābes plūsmu, ko bieži izmanto elementu atgūšanai.

“A viedtālrunis tajā var būt pat astoņi dažādi REE,” Raisa universitātes ķīmiķis Džeimsa tūre, pētījuma autors intervijā pastāstīja Digital Trends. "REE uzlabo sarkanās, zilās un zaļās ekrāna krāsas, tāpat kā vibrācijas mehānismu un skaļruņus."

Minerāli, kas nodrošina tālruņa darbību

Tūras laboratorija izmantoja īpašu karsēšanas procesu, kas ražo grafēnu no jebkura cieta oglekļa avota, lai atgūtu retzemju metālus. The minerālvielas piemīt magnētiskas un elektroniskas īpašības, kas ir būtiskas mūsdienu elektronikai un zaļajām tehnoloģijām.

Lai gan rūpnieciskā ekstrakcija no ogļu viegliem pelniem, boksīta atlikumiem un elektroniskajiem atkritumiem parasti ietver stipru skābi, laikietilpīgs, videi nekaitīgs process — Rīsu laboratorija uzsilda lidojošos pelnus un citus materiālus līdz aptuveni 5432 grādiem pēc Fārenheita otrais. Process pārvērš atkritumus par ļoti šķīstošām "aktivētām REE sugām".

Tour teica, ka lidojošo pelnu apstrāde ar džoula zibens karsēšanu “salauž stiklu, kas aptver šos elementus, un pārvērš REE fosfātus par metālu oksīdi, kas izšķīst daudz vieglāk. Rūpnieciskajos procesos izmanto 15 molāru slāpekļskābes koncentrāciju, lai ekstrahētu materiāli; Rīsu procesā tiek izmantota daudz maigāka 0,1 molāra sālsskābes koncentrācija, kas joprojām dod vairāk produkta.

Pētnieki atklāja, ka ogļu lidojošie pelni (CFA) vairāk nekā divas reizes palielināja vairuma retzemju elementu iznākumu, izmantojot ļoti maigu skābi, nekā izskalojot neapstrādātu CFA stiprās skābēs.

"Stratēģija ir vispārīga dažādiem atkritumiem," sacīja viens no pētniekiem Bings Dens. "Mēs pierādījām, ka REE reģenerācijas raža tika uzlabota no akmeņogļu lidojošajiem pelniem, boksīta atlikumiem un elektroniskajiem atkritumiem, izmantojot to pašu aktivizācijas procesu."

Vides jautājumi

Deloitte Global prognozē ka viedtālruņi — pasaulē populārākās plaša patēriņa elektronikas ierīces, kurām ir paredzēts uzstādītā bāze 4,5 miljardu apmērā 2022. gadā — radīs 146 miljonus tonnu CO2 vai līdzvērtīgu emisiju. gads vien.

"Jaunu tālruņu straujā apgrozība katru gadu ir problēma, jo mēs strauji patērējam tehnoloģijas, kas arī ietekmē vidi." Aleksandrs GysiŅūmeksikas Kalnrūpniecības un tehnoloģiju institūta Zemes un vides zinātnes nodaļas profesors intervijā pastāstīja Digital Trends.

Lai gan otrreizēja pārstrāde palīdzētu samazināt emisijas, kalnrūpniecība joprojām ir lētāka un nepieciešama, lai neatpaliktu no pieaugošā pieprasījuma pēc tehnoloģiskām ierīcēm, sacīja Gysi. Viņš piebilda, ka katru gadu to komponenti kļūst mazāki un vieglāki, tiem ir ilgāks akumulatora darbības laiks, un tie tiek remiksēti, lai uzlabotu displeju kvalitāti.

“Mūsu mobilie tālruņi ir uzlādēti ar REE un citiem metāliem, piemēram, varu un zeltu; tādēļ būtu izdevīgi izmantot dažas daļas, lai iegūtu REE, taču mēs vēl neesam tur.

Gysi teica, ka REE ieguve no dabīgām minerālu atradnēm var būt sarežģīta, jo šie dažādie REE sastopami kopā dažādos minerālu veidos. Lai iegūtu minerālus, nepieciešama mehāniska vai fiziska atdalīšana, kā arī ķīmiska atdalīšana.

"Šis process var ietvert arī ķīmiskas vielas, kas rūpīgi jāapstrādā, izmantojot raktuvju atkritumus," sacīja Gysi. "Saskaņā ar kalnrūpniecības un ieguves noteikumiem Ziemeļamerikā varētu būt izdevīgi to darīt lokāli un atbildīgi, taču tas, visticamāk, būs dārgāks, un tam ir vajadzīgi stimuli."

Gysi laboratorija strādā pie jaunām REE ekstrakcijas metodēm. Pētnieki pētīja, kā REE tiek ķīmiski atdalīti dabiskajās sistēmās superkritiskajos hidrotermālajos šķidrumos Zemes garozā.

"Tie būtībā ir augstas temperatūras un spiediena ūdens risinājumi," sacīja Gysi. "Mēs pētām, kā dažādas skābes / bāzes un ligandi, piemēram, hlorīds, fluorīds un hidroksilgrupa, var saistīties ar REE, uzlabot to šķīdību un pat palīdzēt tos frakcionēt. Tas ļaus prognozēt šo metālu šķīdību un frakcionēšanas uzvedību, un to varētu arī izmantot jaunu tehnoloģiju izstrādei.

Jaunas metodes minerālu atrašanai

Datori varētu arī veicināt centienus atrast retas minerālvielas. Pētnieki ir ierosinājuši mākslīgā intelekta (AI) sistēmu, kas varētu izpētīt retzemju minerālu datubāzi, atpazīt modeļus un pēc tam ļaut tai atklāt jaunas iespējamās atbilstības.

Pirms mākslīgā intelekta jeb mašīnmācīšanās (ML) parādīšanās jaunu materiālu atklāšana bija balstīta uz izmēģinājumiem un kļūdām, materiālu zinātnieks Prašants Sings, no Aiovas štata universitātes Eimsa laboratorijas un jaunā pētījuma autors, intervijā pastāstīja Digital Trends.

"Process jaunatklāta materiāla nogādāšanai no laboratorijas līdz tirgum var ilgt 20–30 gadus, bet AI/ML var ievērojami paātrināt šo procesu, simulējot materiālu īpašības datoros pirms došanās uz laboratoriju. Sings teica. "Tas padara AI / ML noderīgu, lai atklātu tehnoloģiski noderīgus savienojumus."

Redaktoru ieteikumi

• Jūsu iPhone tālrunim ir slepena funkcija, kas palīdz videi — lūk, kā tā darbojas
• TCL 30XE ​​5G un 30 V 5G ir jaunākie papildinājumi TCL 5G tālruņu klāstam
• 2022. gadā tiks piedāvāts jauns iPhone SE ar 5G, taču tam var būt tāds pats vecais dizains

Uzlabojiet savu dzīvesveiduDigitālās tendences palīdz lasītājiem sekot līdzi steidzīgajai tehnoloģiju pasaulei, izmantojot visas jaunākās ziņas, jautrus produktu apskatus, ieskatu saturošus rakstus un unikālus ieskatus.