เทคนิคที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นสามารถช่วยค้นหาแร่ธาตุหายากสำหรับโทรศัพท์ได้

การค้นหาและสกัดแร่ธาตุหายากเพียงพอสำหรับขับเคลื่อนโทรศัพท์มือถือที่มีจำนวนเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ถือเป็นความท้าทายที่ยากลำบากที่อาจสร้างความเสียหายให้กับสิ่งแวดล้อม แต่เทคนิคใหม่ๆ ก็สามารถช่วยได้

นักวิจัยกล่าวว่าพวกเขาได้กำจัดธาตุหายาก (REE) ที่มีค่าออกจากขยะซึ่งมีผลผลิตสูงพอที่จะแก้ไขปัญหาสำหรับผู้ผลิตในขณะเดียวกันก็เพิ่มผลกำไรไปด้วย นักวิทยาศาสตร์กล่าวในก กระดาษล่าสุด ว่ากระบวนการของพวกเขาเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นเพราะใช้พลังงานน้อยกว่าวิธีอื่นๆ และเปลี่ยนกระแสของกรดที่มักใช้เพื่อนำธาตุกลับคืนมาให้เป็นหยด

“ก สมาร์ทโฟน สามารถมี REE ที่แตกต่างกันได้มากถึงแปดตัว” นักเคมีของมหาวิทยาลัยไรซ์ เจมส์ทัวร์ผู้เขียนการศึกษาบอกกับ Digital Trends ในการให้สัมภาษณ์ “สีของหน้าจอสีแดง น้ำเงิน และเขียวได้รับการปรับปรุงโดย REE เช่นเดียวกับกลไกการสั่นและลำโพง”

แร่ธาตุที่ทำให้โทรศัพท์ของคุณทำงาน

ห้องทดลองของ Tour ใช้กระบวนการให้ความร้อนแบบพิเศษที่ผลิตกราฟีนจากแหล่งคาร์บอนแข็งใดๆ เพื่อนำโลหะหายากกลับมาใช้ใหม่ ที่ แร่ธาตุ มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กและอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่และเทคโนโลยีสีเขียว

ในขณะที่การสกัดทางอุตสาหกรรมจากเถ้าลอยถ่านหิน กากบอกไซต์ และขยะอิเล็กทรอนิกส์มักเกี่ยวข้องกับกรดแก่ — ก กระบวนการที่ไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งกินเวลานาน — ห้องปฏิบัติการข้าวจะทำความร้อนเถ้าลอยและวัสดุอื่นๆ ที่อุณหภูมิประมาณ 5,432 องศาฟาเรนไฮต์ใน ที่สอง. กระบวนการนี้เปลี่ยนของเสียให้กลายเป็น "สายพันธุ์ REE ที่ถูกกระตุ้น" ที่ละลายน้ำได้สูง

ทัวร์กล่าวว่าการบำบัดเถ้าลอยด้วยความร้อนแบบแฟลชจูล “จะทำให้กระจกที่ห่อหุ้มองค์ประกอบเหล่านี้แตกและเปลี่ยน REE ฟอสเฟตเป็น โลหะออกไซด์ที่ละลายได้ง่ายกว่ามาก” กระบวนการทางอุตสาหกรรมใช้กรดไนตริกที่มีความเข้มข้น 15 โมลาร์ในการสกัด วัสดุ; กระบวนการข้าวใช้กรดไฮโดรคลอริกที่มีความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ที่เข้มข้นกว่ามากซึ่งยังคงให้ผลผลิตมากกว่า

นักวิจัยพบว่าเถ้าลอยถ่านหินที่ให้ความร้อนแบบแฟลช (CFA) เพิ่มผลผลิตของธาตุหายากส่วนใหญ่มากกว่าสองเท่าโดยใช้กรดอ่อนมากมากกว่าการชะล้าง CFA ที่ไม่ผ่านการบำบัดในกรดแก่

“กลยุทธ์นี้เป็นกลยุทธ์ทั่วไปสำหรับของเสียต่างๆ” Bing Deng หนึ่งในนักวิจัยกล่าว “เราได้พิสูจน์แล้วว่าผลตอบแทนจากการกู้คืน REE ได้รับการปรับปรุงจากเถ้าลอยถ่านหิน แร่บอกไซต์ และขยะอิเล็กทรอนิกส์โดยกระบวนการกระตุ้นเดียวกัน”

ปัญหาสิ่งแวดล้อม

ดีลอยท์ โกลบอล คาดการณ์ สมาร์ทโฟนซึ่งเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลกที่คาดว่าจะมี ฐานการติดตั้ง 4.5 พันล้านในปี 2565 - จะสร้างก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 146 ล้านตันหรือการปล่อยก๊าซเทียบเท่านี้ ปีเดียว

“การหมุนเวียนโทรศัพท์ใหม่อย่างรวดเร็วในแต่ละปีเป็นปัญหาเนื่องจากเราใช้เทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว ซึ่งมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วย” อเล็กซานเดอร์ จีซีศาสตราจารย์ในภาควิชาธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมที่สถาบันเหมืองแร่และเทคโนโลยีแห่งนิวเม็กซิโก กล่าวกับ Digital Trends ในการสัมภาษณ์

แม้ว่าการรีไซเคิลจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่การขุดยังคงมีราคาถูกกว่าและจำเป็นเพื่อให้ทันกับความต้องการอุปกรณ์เทคโนโลยีที่เพิ่มขึ้น Gysi กล่าว ทุกปี ส่วนประกอบจะเล็กลงและเบาขึ้น มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้น และได้รับการผสมใหม่เพื่อเพิ่มคุณภาพของจอแสดงผล เขากล่าวเสริม

“โทรศัพท์มือถือของเราอัดแน่นไปด้วย REE และโลหะอื่นๆ เช่น ทองแดงและทองคำ ดังนั้นการสามารถนำชิ้นส่วนบางส่วนกลับมาใช้ซ้ำเพื่อสกัด REE ได้จะเป็นประโยชน์ แต่เรายังไม่ได้ไปที่นั่น”

Gysi กล่าวว่าการแยก REE ออกจากแหล่งแร่ธรรมชาติอาจเป็นเรื่องยาก เนื่องจาก REE ที่แตกต่างกันเหล่านี้เกิดขึ้นร่วมกันในแร่ธาตุหลายประเภท ในการสกัดแร่ธาตุจำเป็นต้องมีการแยกทางกลหรือทางกายภาพตลอดจนการแยกทางเคมี

“กระบวนการนี้อาจเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่ต้องได้รับการบำบัดอย่างระมัดระวังโดยการนำของเสียจากเหมืองกลับมาใช้ใหม่” Gysi กล่าว “ด้วยกฎระเบียบด้านการขุดและการสกัดในอเมริกาเหนือ การดำเนินการในท้องถิ่นและในลักษณะที่มีความรับผิดชอบอาจเป็นประโยชน์ แต่ก็มีแนวโน้มว่าจะมีราคาแพงกว่าและจำเป็นต้องมีแรงจูงใจในการทำเช่นนั้น”

ห้องทดลองของ Gysi กำลังพัฒนาเทคนิคการสกัด REE ใหม่ นักวิจัยได้ตรวจสอบว่า REE ถูกแยกทางเคมีในระบบธรรมชาติในของเหลวไฮโดรเทอร์มอลที่วิกฤตยิ่งยวดในเปลือกโลกอย่างไร

“สิ่งเหล่านี้คือสารละลายน้ำที่มีอุณหภูมิและความดันสูง” Gysi กล่าว “เราศึกษาว่ากรด/เบสและลิแกนด์ต่างๆ เช่น คลอไรด์ ฟลูออไรด์ และไฮดรอกซิลสามารถจับกับ REE เพิ่มความสามารถในการละลายของพวกมัน และยังช่วยแยกส่วนพวกมันได้อย่างไร ซึ่งจะช่วยให้คาดการณ์ความสามารถในการละลายและพฤติกรรมการแยกส่วนของโลหะเหล่านี้ได้ และยังอาจนำไปใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ อีกด้วย”

วิธีการใหม่ในการค้นหาแร่ธาตุ

คอมพิวเตอร์อาจเพิ่มความพยายามในการค้นหาแร่ธาตุหายาก นักวิจัยได้เสนอระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) ที่สามารถศึกษาฐานข้อมูลแร่ธาตุหายาก จดจำรูปแบบ และทำให้สามารถระบุการจับคู่ที่อาจเกิดขึ้นใหม่ได้

ก่อนการถือกำเนิดของ AI หรือการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) การค้นพบวัสดุใหม่ๆ เกิดขึ้นจากการลองผิดลองถูก ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ ปราชานต์ ซิงห์จาก Ames Laboratory ที่ Iowa State University และผู้เขียนการศึกษาใหม่ บอกกับ Digital Trends ในการสัมภาษณ์

“กระบวนการนำวัสดุที่ค้นพบใหม่จากห้องปฏิบัติการสู่ตลาดอาจใช้เวลา 20-30 ปี แต่ AI/ML สามารถทำได้ เร่งกระบวนการนี้ให้เร็วขึ้นอย่างมากด้วยการจำลองคุณสมบัติของวัสดุบนคอมพิวเตอร์ก่อนจะเข้าสู่ห้องปฏิบัติการ” สิงห์กล่าวว่า “สิ่งนี้ทำให้ AI/ML มีประโยชน์ในการค้นหาสารประกอบที่เป็นประโยชน์ทางเทคโนโลยี”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• iPhone ของคุณมีคุณสมบัติลับที่ช่วยรักษาสิ่งแวดล้อม โดยมีวิธีการดังนี้
• TCL 30XE ​​5G และ 30 V 5G เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ล่าสุดในกลุ่มผลิตภัณฑ์โทรศัพท์ 5G ของ TCL
• iPhone SE ใหม่พร้อม 5G จะเปิดตัวในปี 2022 แต่อาจมีดีไซน์แบบเดิมๆ

อัพเกรดไลฟ์สไตล์ของคุณDigital Trends ช่วยให้ผู้อ่านติดตามโลกแห่งเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็วด้วยข่าวสารล่าสุด รีวิวผลิตภัณฑ์สนุกๆ บทบรรณาธิการที่เจาะลึก และการแอบดูที่ไม่ซ้ำใคร