ต้องใช้สารเคมีที่ยุ่งยากในการขุดของเสียจากอุตสาหกรรม สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่าสำหรับธาตุหายากที่สำคัญ
โดย ราหุล ราว | เผยแพร่เมื่อ 11 ก.พ. 2022 08:31 น.
สิ่งแวดล้อม
ศาสตร์
นักเคมีสองคนดึงคอมพิวเตอร์เก่าออกจากกันในการทดลองรีไซเคิลโลหะหายาก
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์ประสบความสำเร็จในการแยกโลหะหายากออกจากคอมพิวเตอร์เครื่องเก่าและของเสียอื่นๆ เจฟฟ์ ฟิตโลว์/มหาวิทยาลัยไรซ์
ดูในแถวที่สองจากด้านล่างสุดของตารางธาตุส่วนใหญ่ แล้วคุณจะพบlanthanidesซึ่งแยกจากคลังองค์ประกอบที่ไม่รู้ว่าต้องทำอย่างไร แลนทาไนด์เป็นพวงที่แน่นแฟ้นซึ่งแยกความแตกต่างได้ยากเพราะมีสีและคุณสมบัติใกล้เคียงกัน แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ พวกเขาอาศัยอยู่ในดินแดนที่หนาวเย็นและห่างไกล ปราศจากสารอินทรีย์อย่างทั่วถึง และ
ห่างไกลจากไฮโดรเจน คาร์บอน และออกซิเจน
แต่โลหะเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการสร้างกระแสให้กับโลกสมัยใหม่ พวกมันเป็นสมาชิกของกลุ่มที่เรียกว่าธาตุหายากหรือแร่หายาก ที่รองรับทุกอย่างตั้งแต่แม่เหล็กที่ขับเคลื่อนเทคโนโลยีพลังงานสะอาดไปจนถึงเลนส์กล้องโทรทรรศน์ ไปจนถึงหน้าจอบนอุปกรณ์ที่คุณกำลังอ่านข้อความนี้ และการขุดมันเป็นเรื่องยากและมีค่าใช้จ่ายเชิงนิเวศน์
ดังนั้น นักเคมีและวิศวกรจึงพยายามใช้ประโยชน์จากแร่หายากที่ได้รับการแปรรูปแล้วโดยการรีไซเคิลขยะอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เก่าให้เกิดประโยชน์สูงสุด ในงานวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ในScience Advancesพวกเขาแสดงให้เห็นว่าพวกเขากำลังพยายามทำเช่นนั้นอย่างไรด้วยแสงวาบของไฟฟ้า
โมเลกุลของเถ้าลอยถ่านหินที่แยกจากกันในกล้องจุลทรรศน์ขาวดำ
ภาพโมเลกุลของแร่หายากที่แยกตัวออกจากเถ้าลอยถ่านหิน กรุ๊ปทัวร์/มหาวิทยาลัยไรซ์
แรร์เอิร์ธ ส่วนใหญ่ไม่ได้หายากขนาดนั้น (แน่นอนว่าไม่ได้เปรียบเทียบกับธาตุหายากจริงๆ เช่น อิริเดียม ) แต่ก็ไม่ได้มาง่ายๆ หรอก หลังจากที่แร่ของพวกเขาถูกขุดจากพื้นดิน พวกเขาจะต้องแยกจากกันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์พิเศษ ซึ่งเป็นกระบวนการที่น่าเบื่อหน่าย เนื่องจากมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน บ้านทำเหมืองหายากส่วนใหญ่อยู่ในแลนทานัมและซีเรียม แต่โลหะที่หนักกว่า เช่น นีโอไดเมียมและดิสโพรเซียมเป็นที่ต้องการโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแม่เหล็กที่ใช้ในเทคโนโลยีพลังงานสะอาด
อุปทานส่วนใหญ่ของโลกในปัจจุบัน (ประมาณการว่ามากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์ ) มาจากจีน ซึ่งทำให้ทรัพยากรเสี่ยงต่อความตึงเครียดทางภูมิรัฐศาสตร์มากขึ้น ในปี 2010 หลังจากที่เรือประมงของจีนชนกับเรือยามฝั่งของญี่ปุ่นในน่านน้ำพิพาทจีนได้หยุดการส่งออกแร่หายากไปยังญี่ปุ่น การปิดล้อมไม่ได้เกิดขึ้น แต่ญี่ปุ่นได้ใช้เวลาหลายปีนับแต่นั้นเป็นต้นมาในการค้นหาแหล่งแร่หายากอื่นๆ ประเทศอื่นๆก็เช่นกัน
ที่สำคัญกว่านั้น การสกัดแร่หายากนั้นต้องแลกมาด้วยต้นทุนด้านสิ่งแวดล้อม Simon Jowittนักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยเนวาดา ลาสเวกัส ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการวิจัยล่าสุดกล่าวว่า “มีพลังงานและสารเคมีเข้มข้นมาก” “ขึ้นอยู่กับว่าคุณแปรรูปอย่างไร มันเกี่ยวข้องกับกรดที่มีความแข็งแรงสูง” กรดเหล่านั้นสามารถชะออกสู่สิ่งแวดล้อมได้
[ที่เกี่ยวข้อง: แม่เหล็กที่เปลี่ยนรูปร่างสามารถช่วยสร้างคอมพิวเตอร์ที่มีการปล่อยมลพิษต่ำได้อย่างไร ]
วิธีหนึ่งในการลดภาระคือการรีไซเคิลสินค้าที่มีองค์ประกอบเหล่านี้อยู่แล้ว แต่ก็ยังไม่ธรรมดา Callie Babbittศาสตราจารย์ด้านความยั่งยืนที่สถาบันเทคโนโลยีโรเชสเตอร์ในตอนเหนือของรัฐนิวยอร์ก ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษาครั้งใหม่นี้ด้วย กล่าวว่ามีเพียง 1 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์ของธาตุหายากของโลกเท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล
ซึ่งเป็นเหตุผลที่นักวิจัยกำลังคิดค้นวิธีใหม่ๆ
ในการทำลายแร่หายาก บางคนได้ลองใช้แบคทีเรียแล้ว แต่การให้อาหารจุลินทรีย์เหล่านั้นได้รับการพิสูจน์แล้วว่าใช้พลังงานมาก
ตอนนี้ กลุ่มหนึ่งจากมหาวิทยาลัยไรซ์ได้คิดค้นวิธีการรีไซเคิลที่อาศัยไฟฟ้าแรงสูงที่เรียกว่า “การให้ความร้อนด้วยแฟลชจูล” นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังได้เคยทดสอบบนแผงวงจรเก่าที่สับแล้ว เพื่อแยกโลหะมีค่า เช่น แพลเลเดียม ทอง และโลหะหนัก เช่น โครเมียมและปรอท ก่อนทิ้งลงในดินเกษตรกรรมอย่างปลอดภัย
ครั้งนี้ พวกเขาใช้ความร้อนแบบแฟลชจูลกับผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอื่นๆ: เถ้าลอยถ่านหิน ซึ่งเป็นมลพิษจากโรงไฟฟ้าเชื้อเพลิงฟอสซิลโคลนแดง ซึ่งเป็นสารพิษที่เหลือจากการเปลี่ยนอะลูมิเนียมเป็นอะลูมิเนียม และที่จริงแล้วมีขยะอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น .
กระบวนการของพวกเขามีลักษณะเช่นนี้ พวกเขาใส่สารที่ทำลายลงในหลอดควอทซ์ขนาดนิ้ว ซึ่งกระแสไฟฟ้า “พุ่ง” ไปที่ประมาณ 5400 องศาฟาเรนไฮต์ ส่วนประกอบที่แยกจากกันนั้นถูกละลายในสารละลายเพื่อให้นักเคมีดึงออกมาในภายหลัง
กระบวนการนี้ปล่อยสารพิษบางส่วน แต่ระบบมีเป้าหมายที่จะจับพวกมันและป้องกันไม่ให้เข้าไปในอากาศ “เมื่อคุณทำเช่นนี้ในเชิงอุตสาหกรรม คุณจะไม่เพียงแค่ปล่อยสารประกอบเหล่านี้ขึ้นไปในอากาศ” เจมส์ ทัวร์นักเคมีจากมหาวิทยาลัยไรซ์ และหนึ่งในผู้เขียนรายงานกล่าว “คุณจะจับพวกมัน”
“กระแสของเสียของเราแตกต่างกันมาก” Tour อธิบาย ต่างจากกรดไนตริกเข้มข้นที่มักใช้ในการสกัดแร่หายากจากพื้นดิน สารละลายของพวกมันคือกรดไฮโดรคลอริกที่อ่อนกว่าและเจือจางกว่ามาก “ถ้าสิ่งนั้นมาถึงมือคุณ ฉันไม่คิดว่าคุณจะรู้สึก” Tour กล่าว สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
