از ضایعات ذغال سنگ عناصر کمیاب استخراج میکنند / برای ساخت تلفن همراه

به گزارش نخ نیوز و به نقل از نیوساینتیست، پژوهش جدیدی که در “دانشگاه رایس” (Rice University) آمریکا انجام شده است، نشان می‌دهد که شاید بتوان عناصر کمیابی را که برای تلفن‌های همراه هوشمند و وسایل نقلیه الکتریکی حیاتی به شمار می‌روند، به جای حفاری زمین، از ضایعات ذغال سنگ استخراج کرد.

“نئودیمیم” (Neodymium)، “یوروپیوم” (Europium)، “تربیوم” (Terbium) و سایر فلزات خاکی کمیاب که زمانی کمتر در مورد آنها شنیده می‌شد، در حال حاضر به دلیل خواص مغناطیسی و الکترونیکی سودمند خود، در صفحه نمایش لمسی تلفن همراه، موتور خودروهای الکتریکی، توربین‌های بادی و سایر فناوری‌های جدید به کار می‌روند. استخراج این فلزات، پرهزینه و ناکارآمد است زیرا مناطق وسیعی از زمین باید حفر شوند تا مقادیر کمی از آنها استخراج شود.

“جیمز تور” (James Tour)، پژوهشگر دانشگاه رایس و همکارانش، راهی برای بازیافت این فلزات از “خاکستر بادی” (Fly ash) ارائه داده‌اند. خاکستر بادی، نوعی پودر سیاه است که هنگام سوزاندن ذغال سنگ در نیروگاه‌ها باقی می‌ماند.

آنها روشی موسوم به “گرمایش ژول فلاش” (flash joule heating) را به کار برده‌اند که قرار دادن خاکستر در یک لوله کوارتز و عبور جریان الکتریکی از آن به مدت یک ثانیه را شامل می‌شود تا بتوان آن را تا ۳۰۰۰ درجه سلسیوس گرم کرد.

این گرمایش سریع، کره‌های شیشه‌ای میکروسکوپی را در خاکستر حاوی فلزات خاکی کمیاب می‌شکند. همچنین فلزات را از فسفات به شکل‌های اکسیدی تبدیل می‌کند تا با استفاده از اسیدهای ملایم، به راحتی جدا شوند.

تور گفت: هر تن خاکستر بادی، فقط حدود نیم کیلوگرم از عناصر کمیاب خاکی را در بر دارد اما از آنجا که ما کوه‌هایی از خاکستر را در اختیار داریم که حاصل ده‌ها سال سوزاندن ذغال سنگ هستند، کل مقدار عناصر خاکی کمیابی که می‌توانیم استخراج کنیم، بسیار زیاد است.

همچنین، پژوهشگران نشان داده‌اند که می‌توان از همین فرآیند برای بازیافت فلزات کمیاب خاکی از “گِل قرمز” یا “لجن قرمز” (Red mud) استفاه کرد. گِل قرمز، مواد زاید تولیدشده طی مرحله تولید آلومینیوم را شامل می‌شود و همچنین از وسایل الکترونیکی دور ریخته‌شده پس از تبدیل شدن به پودر به دست می‌آید.

تور ادامه داد: فرآیند گرمایش ژول فلاش نیز فلزات سنگین سمی را از این مواد آزاد می‌کند اما به‌ راحتی می‌توان به محض بیرون آمدن، آنها را به دام انداخت. بقیه خاکستر باقیمانده را نیز می‌توان با بتن مخلوط کرد تا بازیافت شود.

مجوز این فناوری اکنون به شرکتی موسوم به “یونیورسال متر” (Universal Matter) داده شده است که به دنبال توسعه آن و استخراج مقادیر تجاری عناصر کمیاب خاکی است.

این پژوهش، در مجله “Science Advances” به چاپ رسید.