Екологічніші методи можуть допомогти знайти рідкісні мінерали для телефонів

Пошук і видобуток достатньої кількості рідкоземельних мінералів для живлення зростаючої кількості мобільних телефонів є складним завданням, яке може завдати шкоди навколишньому середовищу – але нові методи можуть допомогти.

• Мінерали, які підтримують роботу вашого телефону
• Екологічні проблеми
• Нові методи пошуку мінералів

Дослідники стверджують, що вони вилучили цінні рідкоземельні елементи (РЗЕ) з відходів з досить високим виходом, щоб вирішити проблеми виробників, одночасно збільшивши їх прибуток. Вчені заявили в недавній статті, що їх процес є більш безпечним для навколишнього середовища, оскільки він використовує менше енергії, ніж інші методи, і перетворює потік кислоти, який часто використовується для відновлення елементів, в цівку.

“У смартфоні може бути цілих вісім різних РЗЕ, – розповів в інтерв’ю Digital Trends хімік з Університету Райса Джеймс Тур, автор дослідження. “Червоний, синій і зелений кольори екрану посилюються РЗЕ, так само як і вібраційний механізм і динаміки”.

Мінерали, які підтримують роботу вашого телефону

Для відновлення рідкоземельних металів в лабораторії Тура використовувався спеціальний процес нагрівання, який виробляє графен з будь-якого твердого джерела вуглецю. Мінерали мають магнітні та електронні властивості, що мають вирішальне значення для сучасної електроніки та зелених технологій.

У той час як промисловий видобуток з вугільної золи, залишків бокситів і електронних відходів зазвичай включає сильну кислоту – трудомісткий, не екологічний процес – лабораторія Райса нагріває золу та інші матеріали приблизно до 5432 градусів за Фаренгейтом за секунду. Процес перетворює відходи в добре розчинні “активовані види РЗЕ”.

За словами Тура, обробка летючої золи за допомогою спалаху джоулевого нагріву “розбиває скло, яке укладає ці елементи, і перетворює фосфати РЗЕ в оксиди металів, які розчиняються набагато легше”. Промислові процеси використовують 15-молярну концентрацію азотної кислоти для вилучення матеріалів; процес Райса використовує набагато м’якшу 0,1-молярну концентрацію соляної кислоти, яка все одно дає більше продукту.

Дослідники виявили, що при спалюванні вугільної золи (CFA) більш ніж удвічі збільшується вихід більшості рідкоземельних елементів з використанням дуже м’якої кислоти, ніж при вилуговуванні необробленої CFA в сильних кислотах.

“Стратегія є загальною для різних відходів”, – сказав Бінг Денг, один з дослідників. “Ми довели, що вихід РЗЕ з вугільної золи, залишків бокситів та електронних відходів можна підвищити за допомогою одного і того ж процесу активації”.

Екологічні проблеми

За прогнозами Deloitte Global, смартфони – найпопулярніші у світі пристрої побутової електроніки, кількість яких, як очікується, у 2022 році становитиме 4,5 мільярда, – лише цього року згенерують 146 мільйонів тонн викидів CO2 або еквівалентних викидів.

“Швидкий оборот нових телефонів щороку є проблемою, оскільки ми споживаємо технології швидкими темпами, що також має вплив на навколишнє середовище”, – сказав в інтерв’ю Digital Trends Олександр Гісі, професор кафедри наук про Землю та навколишнє середовище в Інституті гірничодобувної промисловості та технологій Нью-Мексико.

Хоча переробка допоможе скоротити викиди, видобуток корисних копалин все ще дешевший і необхідний для того, щоб не відставати від зростаючого попиту на технічні пристрої, сказав Гісі. З кожним роком їх компоненти стають меншими і легшими, мають більший час автономної роботи, а також реміксуються для підвищення якості дисплеїв, додав він.

“Наші мобільні телефони перезаряджаються за допомогою РЗЕ та інших металів, таких як мідь і золото; отже, можливість повторного використання деяких деталей для вилучення РЗЕ була б корисною, але ми ще не досягли цього”.

Гісі зазначив, що видобуток РЗЕ з природних родовищ може бути складним, оскільки ці різні РЗЕ зустрічаються разом у різних типах мінералів. Для вилучення мінералів потрібне механічне або фізичне розділення, а також хімічне розділення.

“Цей процес може також включати хімічні речовини, з якими необхідно ретельно поводитися при переробці шахтних відходів”, – сказав Гісі. “З огляду на правила видобутку корисних копалин у Північній Америці, може бути вигідно робити це на місцевому рівні і відповідально, але це, швидше за все, буде дорожче і потребує стимулів для цього”.

Лабораторія Гізі працює над новими методами видобутку РЗЕ. Дослідники вивчають, як відбувається хімічне розділення РЗЕ в природних системах в надкритичних гідротермальних флюїдах в земній корі.

“Це, по суті, водні розчини з високою температурою і тиском, – сказав Гісі. “Ми вивчаємо, як різні кислоти/основи і ліганди, такі як хлорид, фтор і гідроксил, можуть зв’язуватися з РЗЕ, підвищувати їх розчинність і навіть допомагати фракціонувати їх. Це дозволить прогнозувати розчинність та фракціонування цих металів, а також потенційно може бути використано для розробки нових технологій”.

Нові методи пошуку мінералів

Комп’ютери також можуть сприяти пошуку рідкісних мінералів. Дослідники запропонували систему штучного інтелекту (ШІ), яка могла б вивчати базу даних рідкоземельних мінералів, розпізнавати закономірності, а потім знаходити нові потенційні збіги.

До появи ШІ або машинного навчання (ML) відкриття нових матеріалів базувалося на методі проб і помилок, розповів в інтерв’ю Digital Trends матеріалознавець Прашант Сінгх з Лабораторії Еймса в Університеті штату Айова і автор нового дослідження.

“Процес виведення нового матеріалу з лабораторії на ринок може зайняти 20-30 років, але AI/ML може значно прискорити цей процес, моделюючи властивості матеріалу на комп’ютерах ще до того, як він потрапить в лабораторію”, – сказав Сінгх. “Це робить AI/ML корисним для відкриття технологічно корисних сполук”.

Рекомендації редакції

• Найдешевший безлімітний план 5G від Verizon став ще дешевше
• Секрет того, як допомогти літнім людям вийти в Інтернет, знаходиться прямо перед нами
• Ваш iPhone може збирати більше персональних даних, ніж ви думаєте
• Більше 5 мільярдів мобільних телефонів стануть відходами в цьому році
• Супутниковий зв’язок в iPhone 14 – це чудово, але його майбутнє набагато цікавіше

Source: digitaltrends.com