Экологичные методы могут помочь найти редкие минералы для телефонов

Поиск и добыча достаточного количества редкоземельных минералов для питания растущего числа мобильных телефонов — сложная задача, которая может нанести ущерб окружающей среде, но новые методы могут помочь.

Исследователи говорят, что они удалили ценные редкоземельные элементы (РЗЭ) из отходов с достаточно высоким выходом, чтобы решить проблемы производителей и одновременно увеличить их прибыль. Ученые заявили в недавняя статья что их процесс более щаден для окружающей среды, поскольку он использует меньше энергии, чем другие методы, и превращает поток кислоты, часто используемый для восстановления элементов, в струйку.

«А смартфон может содержать до восьми различных РЗЭ», — химик из Университета Райса. Джеймс Тур- рассказал в интервью Digital Trends автор исследования. «Красный, синий и зеленый цвета экрана усиливаются за счет РЗЭ, равно как и вибрационный механизм и динамики».

Минералы, которые поддерживают работу вашего телефона

Лаборатория Тура использовала специальный процесс нагрева, который производит графен из любого твердого источника углерода для извлечения редкоземельных металлов. минералы обладают магнитными и электронными свойствами, критически важными для современной электроники и экологически чистых технологий.

Хотя при промышленной добыче угольной золы, остатков бокситов и электронных отходов обычно используется сильная кислота. трудоемкий и неэкологичный процесс — лаборатория Райса нагревает летучую золу и другие материалы примерно до 5432 градусов по Фаренгейту в второй. Этот процесс превращает отходы в хорошо растворимые «активированные виды РЗЭ».

По словам Тура, обработка летучей золы методом мгновенного джоулева нагревания «разбивает стекло, в котором заключены эти элементы, и превращает фосфаты РЗЭ в оксиды металлов, которые растворяются гораздо легче». В промышленных процессах для извлечения азотной кислоты используется 15-молярная концентрация. материалы; В процессе риса используется гораздо более мягкая 0,1-молярная концентрация соляной кислоты, которая по-прежнему дает больше продукта.

Исследователи обнаружили, что летучая зола угля (CFA) при мгновенном нагреве более чем вдвое увеличивает выход большинства редкоземельных элементов при использовании очень мягкой кислоты, чем при выщелачивании необработанного CFA в сильных кислотах.

«Эта стратегия является общей для различных отходов», — сказал один из исследователей Бинг Дэн. «Мы доказали, что эффективность извлечения РЗЭ из угольной золы, остатков бокситов и электронных отходов была повышена с помощью одного и того же процесса активации».

Экологические проблемы

Deloitte Global прогнозирует что смартфоны — самые популярные в мире устройства бытовой электроники, которые, как ожидается, будут иметь установленная база в 4,5 миллиарда в 2022 году — будет генерировать 146 миллионов тонн CO2 или эквивалентных выбросов в этом году год один.

«Быстрый оборот новых телефонов каждый год является проблемой, поскольку мы потребляем технологии быстрыми темпами, что также оказывает воздействие на окружающую среду», Александр Гизи, профессор кафедры наук о Земле и окружающей среде Института горного дела и технологий Нью-Мексико, рассказал в интервью Digital Trends.

По словам Гизи, хотя переработка поможет сократить выбросы, добыча полезных ископаемых по-прежнему обходится дешевле и необходима для удовлетворения растущего спроса на технологические устройства. С каждым годом их компоненты становятся меньше и легче, имеют более продолжительное время автономной работы и модифицируются для повышения качества дисплеев, добавил он.

«Наши сотовые телефоны перегружены РЗЭ и другими металлами, такими как медь и золото; следовательно, возможность повторного использования некоторых частей для извлечения РЗЭ была бы полезной, но мы еще не достигли этой цели».

Гизи сказал, что извлечение РЗЭ из природных месторождений полезных ископаемых может быть затруднено, поскольку эти разные РЗЭ встречаются вместе в различных типах минералов. Для извлечения минералов требуется механическое или физическое разделение, а также химическое разделение.

«Этот процесс также может включать в себя химические вещества, с которыми необходимо тщательно обращаться путем утилизации отходов шахт», — сказал Гизи. «Учитывая правила добычи полезных ископаемых в Северной Америке, было бы полезно делать это на местном уровне и ответственным образом, но это, вероятно, будет более дорогим и потребует стимулов для этого».

Лаборатория Гизи работает над новыми методами извлечения РЗЭ. Исследователи исследовали, как РЗЭ химически разделяются в природных системах в сверхкритических гидротермальных флюидах в земной коре.

«По сути, это водные растворы с высокой температурой и давлением», — сказал Гизи. «Мы изучаем, как различные кислоты/основания и лиганды, такие как хлорид, фторид и гидроксил, могут связываться с РЗЭ, повышать их растворимость и даже помогать их фракционировать. Это позволит прогнозировать растворимость и поведение фракционирования этих металлов, а также потенциально может быть использовано для разработки новых технологий».

Новые методы поиска полезных ископаемых

Компьютеры также могут стимулировать усилия по поиску редких минералов. Исследователи предложили систему искусственного интеллекта (ИИ), которая могла бы изучать базу данных редкоземельных минералов, распознавать закономерности, а затем находить новые потенциальные совпадения.

До появления искусственного интеллекта или машинного обучения (МО) открытие новых материалов было основано на методе проб и ошибок, говорит ученый-материаловед. Прашант Сингхиз Лаборатории Эймса в Университете штата Айова и автор нового исследования рассказал Digital Trends в интервью.

«Процесс доставки недавно открытого материала из лаборатории на рынок может занять 20–30 лет, но ИИ/МО могут значительно ускорить этот процесс, моделируя свойства материала на компьютерах, прежде чем приступить к работе в лаборатории», - сказал Сингх. «Это делает AI/ML полезным для открытия технологически полезных соединений».

Рекомендации редакции

• В вашем iPhone есть секретная функция, которая помогает окружающей среде — вот как она работает
• TCL 30XE ​​5G и 30 В 5G — последние дополнения к линейке телефонов TCL 5G.
• Новый iPhone SE с 5G появится в 2022 году, но он может иметь тот же старый дизайн

Обновите свой образ жизниDigital Trends помогает читателям быть в курсе быстро меняющегося мира технологий благодаря всем последним новостям, забавным обзорам продуктов, содержательным редакционным статьям и уникальным кратким обзорам.