Znalezienie i wydobycie wystarczającej ilości minerałów ziem rzadkich do zasilania rosnącej liczby telefonów komórkowych to trudne wyzwanie, które może siać spustoszenie w środowisku — ale w tym mogą pomóc nowe techniki.
Zawartość
- Minerały, dzięki którym Twój telefon będzie działać
- Kwestie ochrony środowiska
- Nowe metody poszukiwania minerałów
Naukowcy twierdzą, że usunęli cenne pierwiastki ziem rzadkich (REE) z odpadów z wystarczająco dużą wydajnością, aby rozwiązać problemy producentów, jednocześnie zwiększając ich zyski. Naukowcy stwierdzili w niedawny artykuł że ich proces jest bardziej przyjazny dla środowiska, ponieważ zużywa mniej energii niż inne metody i zamienia strumień kwasu często używany do odzyskiwania pierwiastków w strużkę.
Polecane filmy
"A smartfon może zawierać aż osiem różnych REE” – chemik z Rice University Wycieczka Jamesa– powiedziała w wywiadzie dla Digital Trends autorka badania. „Czerwone, niebieskie i zielone kolory ekranu zostały wzmocnione przez REE, podobnie jak mechanizm wibracyjny i głośniki”.
Minerały, dzięki którym Twój telefon będzie działać
W laboratorium Tour zastosowano specjalny proces ogrzewania, w wyniku którego grafen powstaje z dowolnego stałego źródła węgla w celu odzyskania metali ziem rzadkich. The minerały mają właściwości magnetyczne i elektroniczne krytyczne dla nowoczesnej elektroniki i zielonych technologii.
Podczas gdy przemysłowa ekstrakcja popiołów lotnych z węgla, pozostałości boksytu i odpadów elektronicznych zwykle wymaga użycia mocnego kwasu — a czasochłonny i nieekologiczny proces — laboratorium Rice podgrzewa popiół lotny i inne materiały do temperatury około 5432 stopni Fahrenheita w drugi. Proces ten przekształca odpady w wysoce rozpuszczalne „aktywowane formy REE”.
Tour powiedział, że obróbka popiołów lotnych za pomocą błyskawicznego ogrzewania Joule’a „rozbija szkło otaczające te pierwiastki i przekształca fosforany REE w tlenki metali, które rozpuszczają się znacznie łatwiej.” W procesach przemysłowych do ekstrakcji wykorzystuje się 15-molowe stężenie kwasu azotowego materiały; w procesie ryżowym stosuje się znacznie łagodniejsze 0,1-molowe stężenie kwasu chlorowodorowego, które nadal daje więcej produktu.
Naukowcy odkryli, że błyskawiczne ogrzewanie popiołów lotnych z węgla (CFA) ponad dwukrotnie zwiększyło uzysk większości pierwiastków ziem rzadkich przy użyciu bardzo łagodnego kwasu w porównaniu z ługowaniem niepoddanego obróbce CFA mocnymi kwasami.
„Strategia ta jest ogólna w przypadku różnych odpadów” – powiedział Bing Deng, jeden z badaczy. „Udowodniliśmy, że wydajność odzysku REE z popiołów lotnych z węgla, pozostałości boksytu i odpadów elektronicznych wzrosła w wyniku tego samego procesu aktywacji”.
Kwestie ochrony środowiska
Prognozuje Deloitte Global że smartfony — najpopularniejsze na świecie urządzenia elektroniki użytkowej, od których oczekuje się, że będą miały zainstalowana baza wynosząca 4,5 miliarda w 2022 r. — wygeneruje w tym roku 146 milionów ton CO2 lub równoważnej emisji rok sam.
„Coroczny szybki obrót nowymi telefonami stanowi problem, ponieważ konsumujemy technologię w szybkim tempie, co ma również wpływ na środowisko” Aleksander Gisi, profesor na Wydziale Nauk o Ziemi i Środowisku Instytutu Górnictwa i Technologii w Nowym Meksyku, powiedział w wywiadzie dla Digital Trends.
Chociaż recykling pomógłby w ograniczeniu emisji, wydobycie jest nadal tańsze i konieczne, aby nadążyć za rosnącym popytem na urządzenia technologiczne, powiedział Gysi. Każdego roku ich komponenty stają się mniejsze i lżejsze, mają dłuższą żywotność baterii i są przerabiane w celu podniesienia jakości wyświetlaczy – dodał.
„Nasze telefony komórkowe są doładowane REE i innymi metalami, takimi jak miedź i złoto; dlatego możliwość ponownego wykorzystania niektórych części do ekstrakcji REE byłaby korzystna, ale jeszcze tego nie osiągnęliśmy”.
Gysi powiedział, że ekstrakcja REE z naturalnych złóż minerałów może być trudna, ponieważ te różne REE występują razem w różnych typach minerałów. Ekstrakcja minerałów wymaga separacji mechanicznej lub fizycznej, a także separacji chemicznej.
„Proces ten może również obejmować chemikalia, które należy ostrożnie przetworzyć w drodze odzysku odpadów kopalnianych” – powiedział Gysi. „W związku z przepisami dotyczącymi górnictwa i wydobycia w Ameryce Północnej korzystne mogłoby być robienie tego lokalnie i w odpowiedzialny sposób, ale prawdopodobnie będzie to droższe i wymaga do tego zachęt”.
Laboratorium Gysi pracuje nad nowymi technikami ekstrakcji REE. Naukowcy zbadali, w jaki sposób REE są rozdzielane chemicznie w układach naturalnych w nadkrytycznych płynach hydrotermalnych w skorupie ziemskiej.
„Są to zasadniczo rozwiązania wykorzystujące wodę o wysokiej temperaturze i ciśnieniu” – powiedział Gysi. „Badamy, jak różne kwasy/zasady i ligandy, takie jak chlorki, fluorki i grupy hydroksylowe, mogą wiązać się z REE, zwiększać ich rozpuszczalność, a nawet pomagać w ich frakcjonowaniu. Umożliwi to przewidzenie rozpuszczalności i zachowania frakcjonowania tych metali, a także może potencjalnie zostać wykorzystane do opracowania nowych technologii”.
Nowe metody poszukiwania minerałów
Komputery mogą również zwiększyć wysiłki w poszukiwaniu rzadkich minerałów. Naukowcy zaproponowali system sztucznej inteligencji (AI), który mógłby badać bazę danych minerałów ziem rzadkich, rozpoznawać wzorce, a następnie umożliwiać wykrywanie nowych potencjalnych dopasowań.
Przed pojawieniem się sztucznej inteligencji, czyli uczenia maszynowego (ML), odkrywanie nowych materiałów odbywało się metodą prób i błędów Prashanta Singhaz Ames Laboratory na Iowa State University i autor nowego badania, powiedział w wywiadzie dla Digital Trends.
„Proces przenoszenia nowo odkrytego materiału z laboratorium na rynek może zająć 20–30 lat, ale sztuczna inteligencja/uczenie się może znacznie przyspieszyć ten proces, symulując właściwości materiałów na komputerach przed wejściem do laboratorium”, powiedział Singh. „Dzięki temu sztuczna inteligencja/uczenie się jest przydatna do odkrywania związków użytecznych technologicznie”.
Zalecenia redaktorów
- Twój iPhone ma tajną funkcję, która pomaga chronić środowisko — oto jak to działa
- TCL 30XE 5G i 30 V 5G to najnowsze pozycje w ofercie telefonów TCL 5G
- Nowy iPhone SE z 5G pojawi się w 2022 roku, ale może mieć ten sam stary wygląd
Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.
