Τα στοιχεία σπάνια γαίας αναμένουν στα απόβλητα

Πηγή: Αναθεώρηση της Ευρασίας

Τα στοιχεία σπάνια γαίας είναι δύσκολο να παρθούν και δύσκολο να ανακυκλωθούν, αλλά μια λάμψη της διαίσθησης οδήγησε τους επιστήμονες Πανεπιστημίου Rice προς μια πιθανή λύση.

Το εργαστήριο ρυζιού του γύρου του James φαρμακοποιών υποβάλλει έκθεση ότι έχει εξαγάγει επιτυχώς τα πολύτιμα στοιχεία σπάνια γαίας (REE) από τα απόβλητα στις παραγωγές αρκετά υψηλές να επιλύσει τα ζητήματα για τους κατασκευαστές ωθώντας τα κέρδη τους.

Η διαδικασία θέρμανσης τζάουλ λάμψης του εργαστηρίου, εισήγαγε αρκετούς πριν από χρόνια που παράγουν graphene από οποιαδήποτε στερεά πηγή άνθρακα, έχει εφαρμοστεί τώρα σε τρεις πηγές στοιχείων σπάνια γαίας — τέφρα μυγών άνθρακα, υπόλειμμα βωξίτη και ηλεκτρονικά απόβλητα — για να ανακτήσουν τα μέταλλα σπάνια γαίας, τα οποία έχουν τις μαγνητικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες κρίσιμες στη σύγχρονη ηλεκτρονική και τις πράσινες τεχνολογίες.

Οι ερευνητές λένε η διαδικασία ότι τους είναι καλύτερη στο περιβάλλον με τη χρησιμοποίηση της πολύ λιγότερης ενέργειας και τη στροφή του ρεύματος του οξέος που χρησιμοποιείται συχνά για να ανακτήσει τα στοιχεία σε έναν μικρό αριθμό.

Η μελέτη εμφανίζεται στις προόδους επιστήμης.

Τα στοιχεία σπάνια γαίας δεν είναι πραγματικά σπάνια. Ένας από τους, δημήτριο, είναι αφθονότερος από το χαλκό, και όλοι είναι αφθονότεροι από χρυσοί. Αλλά αυτά τα 15 lanthanide στοιχεία, μαζί με yttrium και το σκάνδιο, διανέμονται ευρέως και δύσκολος να εξαγάγουν από τα εξαγμένα υλικά.

«Οι ΗΠΑ που χρησιμοποιούνται στα στοιχεία σπάνια γαίας ορυχείων, αλλά εσείς παίρνουν πολλά ραδιενεργά στοιχεία επίσης,» γύρος εν λόγω. «Δεν έχετε την άδεια για να επανεισαγάγετε το νερό, και πρέπει να ξεφορτωθεί, το οποίο είναι ακριβό και προβληματικό. Την ημέρα που οι ΗΠΑ απομάκρυναν όλη τη μεταλλεία σπάνια γαίας, οι ξένες πηγές αύξησαν την τιμή τους δέκα φορές.»

Έτσι υπάρχει αφθονία του κινήτρου για να ανακυκλώσει τι εξάγεται ήδη, είπε. Ένα μεγάλο μέρος αυτός συσσωρεύεται επάνω ή θάβεται στην τέφρα μυγών, το υποπροϊόν των με κάρβουνο εγκαταστάσεων παραγωγής ενέργειας. «Έχουμε τα βουνά από το,» είπε. «Το υπόλειμμα καψίματος του άνθρακα είναι οξείδια πυριτίου, αργιλίου, σιδήρου και ασβεστίου που διαμορφώνουν το γυαλί γύρω από τα ιχνοστοιχεία, που κάνουν τα πολύ σκληρά στο απόσπασμα.» Το υπόλειμμα βωξίτη, αποκαλούμενο μερικές φορές κόκκινη λάσπη, είναι το τοξικό υποπροϊόν της παραγωγής αργιλίου, ενώ τα ηλεκτρονικά απόβλητα είναι από τις ξεπερασμένες συσκευές όπως τους υπολογιστές και τα έξυπνα τηλέφωνα.

Ενώ η βιομηχανική εξαγωγή από αυτά τα απόβλητα περιλαμβάνει συνήθως τη διύλιση με το ισχυρό οξύ, μια χρονοβόρα, μη-πράσινη διαδικασία, την τέφρα μυγών θερμοτήτων εργαστηρίων ρυζιού και άλλα υλικά (που συνδυάζονται με το Μαύρο άνθρακα για να ενισχύσει την αγωγιμότητα) σε περίπου 3.000 βαθμούς Κελσίου (5.432 βαθμοί Fahrenheit) σε ένα δευτερόλεπτο. Η διαδικασία μετατρέπει τα απόβλητα σε ιδιαίτερα διαλυτά «ενεργοποιημένα είδη της REE.»

Ο γύρος εν λόγω μεταχείρηση της τέφρας μυγών από το τζάουλ λάμψης που θερμαίνει «σπάζει το γυαλί που περιβάλλει αυτά τα στοιχεία και μετατρέπει τα φωσφορικά άλατα της REE στα μεταλλικά οξείδια που διαλύουν ευκολότερα.» Οι βιομηχανικές διαδικασίες χρησιμοποιούν μια μοριακή συγκέντρωση 15 του νιτρικού οξέος για να εξαγάγουν τα υλικά η διαδικασία ρυζιού χρησιμοποιεί μια πολύ ηπιότερη 0,1 μοριακή συγκέντρωση του υδροχλωρικού οξέος που παράγει ακόμα περισσότερο προϊόν.

Στα πειράματα που οδηγήθηκαν από το μεταδιδακτορικούς ερευνητή και το επιφανή συγγραφέα Bing Deng, οι ερευνητές βρήκαν την τέφρα μυγών άνθρακα θέρμανσης τζάουλ λάμψης (CFA) περισσότερο από διπλασιασμένος η παραγωγή τα περισσότερα από τα στοιχεία σπάνια γαίας χρησιμοποιώντας το πολύ ήπιο οξύ έναντι της διύλισης μη επεξεργασμένου CFA στα ισχυρά οξέα.

«Η στρατηγική είναι γενική για τα διάφορα απόβλητα,» Bing εν λόγω. «Αποδείξαμε ότι οι παραγωγές αποκατάστασης της REE βελτιώθηκαν από την τέφρα μυγών άνθρακα, το υπόλειμμα βωξίτη και τα ηλεκτρονικά απόβλητα με την ίδια διαδικασία ενεργοποίησης.»

Η γενικότητα της διαδικασίας το κάνει ιδιαίτερα ελπιδοφόρο, Bing εν λόγω, καθώς τα εκατομμύρια των τόνων του υπολείμματος βωξίτη και των ηλεκτρονικών αποβλήτων παράγονται επίσης κάθε χρόνο.

«Το Τμήμα Ενέργειας έχει καθορίσει ότι αυτό είναι μια κρίσιμη ανάγκη που πρέπει να επιλυθεί,» να περιοδεύσει εν λόγω. «Η διαδικασία μας λέει στη χώρα ότι δεν εξαρτώμαστε πλέον από την περιβαλλοντικά καταστρεπτική μεταλλεία ή τις ξένες πηγές για τα στοιχεία σπάνια γαίας.»