Редкоземельные металлы (РЗМ), набор из 17 элементов, включая неодим, церий и иттрий, которые находятся в двух строках в нижней части периодической таблицы, имеют решающее значение для развития многих современных технологий, таких как телефоны, жесткие диски, электромобили и мониторы с плоским экраном. По мере уменьшения природных запасов РЗМ ученые обратились к извлечению РЗМ из существующих продуктов, создавая замкнутый круг использования РЗМ.
Многие старые электронные устройства и гаджеты полны РЗМ, и их переработка может быть опасной для окружающей среды. Однако извлечение РЗМ требует длительной очистки, большого количества отходов и, как правило, дает низкие результаты.
Существует необходимость в более эффективном способе переработки РЗМ, и новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Science Advances, может найти решение. Команда, возглавляемая Джеймсом Туром из Университета Райса, предложила более простое решение для извлечения риса из существующих продуктов с использованием быстрой вспышки тепла.
Предложенный метод гениально прост: сотрясение промышленных отходов импульсом электрического тепла может облегчить извлечение тростника. Этот метод также в два раза эффективнее существующих методов и использует меньше опасных химических веществ. Стратегия также универсальна, эффективно извлекая РЗМ из угольной летучей золы (образующейся при сжигании пылеугольного угля), красного шлама (также известного как бокситовый остаток, промышленные отходы, образующиеся при извлечении алюминия из бокситовой руды) и электронных отходов.
Исследователи сначала объединили свои отходы, содержащие РЗМ, с проводником и поместили его в кварцевые трубки, чтобы начать извлечение. Затем они послали электрический разряд через трубку, в результате чего внутренняя температура трубки за секунду поднялась до 3000 °C, а затем быстро остыла. Вспышка электрического тепла высвобождает РЗМ, химически уменьшая их, делая их более растворимыми и легче извлекаемыми.
РЗМ преобразуются в растворимые соли с использованием разбавленной кислоты для обработки продукта, в то время как примеси осаждаются из раствора. Метод группы Тура использует кислоту в 120 раз менее концентрированную, чем нынешний метод, но извлекает в два раза больше РЗМ.
Исследователям еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем этот метод сможет оказать реальное влияние, говорят другие эксперты в этой области. После извлечения РЗМ все еще остается проблема разделения их на отдельные элементы, если они повторно используются в других продуктах. Однако методика является многообещающей, и в исследовании указывается на низкую стоимость и высокую эффективность процесса. Имея всего 600 кВт * ч энергии (12 долларов США за тонну летучей золы), эти исследователи делают переработку РЗМ устойчивым и достижимым будущим.
