Zelenejše tehnike bi lahko pomagale najti redke minerale za telefone

Iskanje in pridobivanje dovolj redkih zemeljskih mineralov za napajanje vse večjega števila mobilnih telefonov je težak izziv, ki lahko povzroči opustošenje v okolju - vendar bi lahko pomagale nove tehnike.

Raziskovalci pravijo, da so iz odpadkov odstranili dragocene redke zemeljske elemente (REE) z dovolj velikimi donosi, da so rešili težave proizvajalcev in hkrati povečali njihov dobiček. Znanstveniki so povedali v a nedavni papir da je njihov proces prijaznejši do okolja, ker porabi manj energije kot druge metode in pretvori tok kisline, ki se pogosto uporablja za pridobivanje elementov, v curek.

»A pametni telefon lahko vsebuje kar osem različnih REE,« je kemik z univerze Rice James Tour, avtor študije, je v intervjuju za Digital Trends povedal. "Rdeča, modra in zelena barva zaslona so izboljšane z REE, prav tako vibrirajoči mehanizem in zvočniki."

Minerali, ki ohranjajo delovanje vašega telefona

Tourov laboratorij je uporabil poseben postopek segrevanja, ki proizvaja grafen iz katerega koli trdnega vira ogljika za pridobitev redkih zemeljskih kovin. The minerali imajo magnetne in elektronske lastnosti, ki so ključne za sodobno elektroniko in zelene tehnologije.

Medtem ko industrijska ekstrakcija iz premogovega letečega pepela, ostankov boksita in elektronskih odpadkov običajno vključuje močno kislino – dolgotrajen proces, ki ni okolju prijazen – Riceov laboratorij segreje leteči pepel in druge materiale na približno 5432 stopinj Fahrenheita v drugo. Postopek spremeni odpadke v visoko topne "aktivirane vrste REE".

Tour je dejal, da obdelava letečega pepela z bliskovnim joulovim segrevanjem "razbije steklo, ki obdaja te elemente, in pretvori REE fosfate v kovinski oksidi, ki se veliko lažje raztopijo.« Industrijski procesi uporabljajo 15-molarno koncentracijo dušikove kisline za ekstrakcijo materiali; rižev postopek uporablja veliko blažjo 0,1-molarno koncentracijo klorovodikove kisline, ki še vedno daje več produkta.

Raziskovalci so ugotovili, da je leteči pepel premoga (CFA) za hitro segrevanje več kot podvojil izkoristek večine elementov redkih zemelj ob uporabi zelo blage kisline kot pri izpiranju neobdelanega CFA v močnih kislinah.

"Strategija je splošna za različne odpadke," je dejal Bing Deng, eden od raziskovalcev. "Dokazali smo, da je bil izkoristek REE izboljšan iz letečega pepela premoga, ostankov boksita in elektronskih odpadkov z istim postopkom aktivacije."

Okoljska vprašanja

Deloitte Global napoveduje da pametni telefoni – najbolj priljubljene naprave zabavne elektronike na svetu, za katere se pričakuje, da imajo nameščena baza 4,5 milijarde leta 2022 — bo v tem letu ustvarila 146 milijonov ton CO2 ali enakovrednih emisij leto sam.

"Hiter promet novih telefonov vsako leto je problem, saj hitro porabljamo tehnologijo, kar vpliva tudi na okolje," Aleksander Gysi, profesor na Oddelku za znanost o Zemlji in okolju na Inštitutu za rudarstvo in tehnologijo Nove Mehike, je v intervjuju za Digital Trends povedal.

Medtem ko bi recikliranje pripomoglo k zmanjšanju emisij, je rudarjenje še vedno cenejše in potrebno za dohajanje naraščajočega povpraševanja po tehnoloških napravah, je dejal Gysi. Vsako leto postanejo njihovi sestavni deli manjši in lažji, imajo daljšo življenjsko dobo baterije in so predelani, da bi povečali kakovost zaslonov, je dodal.

»Naši mobilni telefoni so napolnjeni z REE in drugimi kovinami, kot sta baker in zlato; zato bi bila možnost ponovne uporabe nekaterih delov za pridobivanje REE koristna, vendar še nismo tam.«

Gysi je dejal, da je pridobivanje REE iz naravnih nahajališč mineralov lahko težavno, ker se ti različni REE pojavljajo skupaj v različnih vrstah mineralov. Za pridobivanje mineralov je potrebno mehansko ali fizično ločevanje ter kemično ločevanje.

"Ta proces lahko vključuje tudi kemikalije, s katerimi je treba skrbno ravnati prek predelave rudniških odpadkov," je dejal Gysi. "Glede na predpise o rudarjenju in pridobivanju v Severni Ameriki bi lahko bilo koristno, če bi to počeli lokalno in na odgovoren način, vendar bo verjetno dražje in za to potrebuje spodbude."

Gysijev laboratorij dela na novih tehnikah ekstrakcije REE. Raziskovalci so raziskovali, kako se REE kemično ločijo v naravnih sistemih v superkritičnih hidrotermalnih tekočinah v zemeljski skorji.

"To so v bistvu vodne raztopine z visoko temperaturo in pritiskom," je dejal Gysi. »Preučujemo, kako se lahko različne kisline/baze in ligandi, kot so klorid, fluorid in hidroksil, vežejo na REE, povečajo njihovo topnost in jih celo pomagajo frakcionirati. To bo omogočilo napovedovanje topnosti teh kovin in obnašanja pri frakcioniranju ter bi se lahko uporabilo tudi za razvoj novih tehnologij.

Nove metode iskanja mineralov

Računalniki lahko tudi povečajo prizadevanja za iskanje redkih mineralov. Raziskovalci so predlagali sistem umetne inteligence (AI), ki bi lahko preučeval zbirko podatkov o mineralih redkih zemelj, prepoznal vzorce in nato omogočil odkrivanje novih potencialnih ujemanj.

Znanstvenik za materiale je pred pojavom umetne inteligence ali strojnega učenja (ML) odkrivanje novih materialov temeljilo na poskusih in napakah. Prashant Singh, iz laboratorija Ames na državni univerzi Iowa in avtor nove študije, je v intervjuju za Digital Trends povedal.

»Postopek prenosa na novo odkritega materiala iz laboratorija na trg lahko traja 20-30 let, vendar lahko AI/ML občutno pospešite ta proces s simulacijo lastnosti materiala na računalnikih, preden stopite v laboratorij,« je rekel Singh. "Zaradi tega je AI/ML uporaben za odkrivanje tehnološko uporabnih spojin."

Priporočila urednikov

• Vaš iPhone ima skrivno funkcijo, ki pomaga okolju – tukaj je, kako deluje
• TCL 30XE ​​5G in 30 V 5G sta najnovejša dodatka v liniji telefonov 5G družbe TCL
• Novi iPhone SE s 5G prihaja leta 2022, vendar bo morda imel enako staro zasnovo

Nadgradite svoj življenjski slogDigitalni trendi bralcem pomagajo slediti hitremu svetu tehnologije z vsemi najnovejšimi novicami, zabavnimi ocenami izdelkov, pronicljivimi uvodniki in enkratnimi vpogledi v vsebine.