Nájdenie a ťažba dostatočného množstva minerálov vzácnych zemín na napájanie rastúceho počtu mobilných telefónov je náročná výzva, ktorá môže spôsobiť zmätok v životnom prostredí – no nové techniky by mohli pomôcť.
Obsah
- Minerály, ktoré udržia váš telefón v prevádzke
- Otázky životného prostredia
- Nové metódy na hľadanie minerálov
Výskumníci tvrdia, že z odpadu odstránili cenné prvky vzácnych zemín (REE) s dostatočne vysokým výnosom, aby vyriešili problémy výrobcov a zároveň zvýšili ich zisky. Vedci povedali v a nedávny papier že ich proces je šetrnejší k životnému prostrediu, pretože spotrebuje menej energie ako iné metódy a premení prúd kyseliny, ktorý sa často používa na regeneráciu prvkov, na pramienok.
Odporúčané videá
„A smartfón môže mať v sebe až osem rôznych REE,“ chemik z Rice University James Tour, autor štúdie, povedal Digital Trends v rozhovore. "Červené, modré a zelené farby obrazovky sú vylepšené REE, rovnako ako vibračný mechanizmus a reproduktory."
Minerály, ktoré udržia váš telefón v prevádzke
Tourovo laboratórium použilo špeciálny proces zahrievania, ktorý vyrába grafén z akéhokoľvek zdroja pevného uhlíka na získanie kovov vzácnych zemín. The minerály majú magnetické a elektronické vlastnosti dôležité pre modernú elektroniku a zelené technológie.
Zatiaľ čo priemyselná extrakcia z uhoľného popolčeka, zvyškov bauxitu a elektronického odpadu zvyčajne zahŕňa silnú kyselinu — a časovo náročný, neekologický proces – Rice lab ohrieva popolček a iné materiály na približne 5 432 stupňov Fahrenheita v druhý. Tento proces premieňa odpad na vysoko rozpustné „aktivované druhy REE“.
Tour uviedol, že úprava popolčeka pomocou bleskového ohrevu Joule „rozbije sklo, ktoré obaľuje tieto prvky, a premieňa fosfáty REE na oxidy kovov, ktoré sa oveľa ľahšie rozpúšťajú.“ Priemyselné procesy využívajú na extrakciu 15-molárnu koncentráciu kyseliny dusičnej materiály; ryžový proces používa oveľa miernejšiu 0,1-molárnu koncentráciu kyseliny chlorovodíkovej, ktorá stále poskytuje viac produktu.
Výskumníci zistili, že bleskové zahrievanie uhoľného popolčeka (CFA) viac ako zdvojnásobilo výťažok väčšiny prvkov vzácnych zemín s použitím veľmi jemnej kyseliny než vylúhovaním neupraveného CFA v silných kyselinách.
"Stratégia je všeobecná pre rôzne druhy odpadu," povedal Bing Deng, jeden z výskumníkov. "Dokázali sme, že výnosy z regenerácie REE sa zlepšili z uhoľného popolčeka, bauxitových zvyškov a elektronického odpadu rovnakým aktivačným procesom."
Otázky životného prostredia
Predpovedá Deloitte Global že smartfóny – najpopulárnejšie zariadenia spotrebnej elektroniky na svete, od ktorých sa očakáva, že budú mať inštalovaná základňa 4,5 miliardy v roku 2022 – vygeneruje v tomto roku 146 miliónov ton CO2 alebo ekvivalentných emisií rok sám.
„Rýchly obrat nových telefónov každý rok je problém, pretože technológie spotrebúvame rýchlym tempom, čo má tiež vplyv na životné prostredie,“ Alexander Gysi, profesor na oddelení vedy o Zemi a životnom prostredí na Inštitúte ťažby a technológie v Novom Mexiku, povedal pre Digital Trends v rozhovore.
Zatiaľ čo recyklácia by pomohla znížiť emisie, ťažba je stále lacnejšia a potrebná na udržanie kroku s rastúcim dopytom po technologických zariadeniach, povedal Gysi. Každým rokom sa ich komponenty zmenšujú a odľahčujú, majú vyššiu výdrž batérie a sú remixované, aby sa zvýšila kvalita displejov, dodal.
„Naše mobilné telefóny sú nabité REE a inými kovmi ako meď a zlato; možnosť opätovného použitia niektorých častí na extrakciu REE by preto bola prospešná, ale ešte tam nie sme.“
Gysi povedal, že extrakcia REE z prírodných ložísk nerastov môže byť náročná, pretože tieto rôzne REE sa vyskytujú spoločne v rôznych typoch minerálov. Na ťažbu minerálov je potrebná mechanická alebo fyzikálna separácia, ako aj chemická separácia.
"Tento proces môže zahŕňať aj chemikálie, s ktorými je potrebné opatrne zaobchádzať prostredníctvom zhodnocovania banského odpadu," povedal Gysi. "Vzhľadom na predpisy týkajúce sa ťažby a ťažby v Severnej Amerike by mohlo byť prospešné robiť to lokálne a zodpovedným spôsobom, ale je pravdepodobné, že to bude drahšie a na to sú potrebné stimuly."
Gysiho laboratórium pracuje na nových technikách extrakcie REE. Výskumníci skúmali, ako sa REE chemicky oddeľujú v prírodných systémoch v superkritických hydrotermálnych tekutinách v zemskej kôre.
"Ide v podstate o vysokoteplotné a tlakové vodné roztoky," povedal Gysi. "Študujeme, ako sa rôzne kyseliny/zásady a ligandy, ako je chlorid, fluorid a hydroxyl, môžu viazať na REE, zvyšovať ich rozpustnosť a dokonca ich pomáhať frakcionovať." To umožní predpovedať rozpustnosť a frakcionačné správanie týchto kovov a mohlo by sa tiež potenciálne použiť na vývoj nových technológií.
Nové metódy na hľadanie minerálov
Počítače môžu tiež zvýšiť úsilie pri hľadaní vzácnych minerálov. Výskumníci navrhli systém umelej inteligencie (AI), ktorý by mohol študovať databázu minerálov vzácnych zemín, rozpoznať vzory a potom mu umožniť rozpoznať nové potenciálne zhody.
Pred príchodom AI alebo strojového učenia (ML) bolo objavovanie nových materiálov založené na pokusoch a omyloch, povedal materiálový vedec Prashant Singh, z Ames Laboratory na Iowskej štátnej univerzite a autor novej štúdie, povedal pre Digital Trends v rozhovore.
„Proces dostať novoobjavený materiál z laboratória na trh môže trvať 20 až 30 rokov, ale AI/ML môže výrazne urýchliť tento proces simuláciou vlastností materiálov na počítačoch predtým, ako vstúpia do laboratória,“ povedal Singh. "To robí AI / ML užitočným na objavovanie technologicky užitočných zlúčenín."
Odporúčania redaktorov
- Váš iPhone má tajnú funkciu, ktorá pomáha životnému prostrediu – funguje to takto
- TCL 30XE 5G a 30 V 5G sú najnovšie prírastky do radu telefónov TCL 5G
- Nový iPhone SE s 5G príde v roku 2022, ale môže mať rovnaký starý dizajn
Zlepšite svoj životný štýlDigitálne trendy pomáhajú čitateľom mať prehľad o rýchlo sa rozvíjajúcom svete technológií so všetkými najnovšími správami, zábavnými recenziami produktov, užitočnými úvodníkmi a jedinečnými ukážkami.
