2022-02-10
Source : Examen de l'Eurasie
Des éléments il est difficile d'obtenir et de réutiliser dur de terres rares, mais un éclair d'intuition a mené des scientifiques de Rice University vers une solution possible.
Le laboratoire de riz des rapports de James Tour de chimiste il a avec succès extrait les éléments de terres rares précieux (REE) à partir des déchets aux rendements assez haut pour résoudre des problèmes pour des fabricants tout en amplifiant leurs bénéfices.
Le processus instantané de chauffage du Joule du laboratoire, présenté il y a plusieurs années pour produire le graphene à partir de n'importe quelle source de carbone solide, a été maintenant appliqué à trois sources des éléments de terres rares — cendres volantes de charbon, résidu de bauxite et déchets électroniques — pour récupérer les métaux de terre rare, qui ont les propriétés magnétiques et électroniques critiques à l'électronique moderne et aux technologies vertes.
Les chercheurs disent que leur processus est plus aimable avec l'environnement à l'aide loin de moins d'énergie et de tourner le courant d'employé souvent acide de récupérer les éléments dans un filet.
L'étude apparaît dans des avances de la Science.
Les éléments de terres rares ne sont pas réellement rares. L'un d'entre eux, cérium, est plus abondant que de cuivre, et tout est plus abondant que l'or. Mais ces 15 éléments de lanthanide, avec le yttrium et le scandium, sont largement distribués et difficiles à extraire à partir des matériaux extraits.
« Les États-Unis extrayaient des éléments de terres rares, mais vous obtenez beaucoup d'éléments radioactifs aussi bien, » la visite a indiqué. « Vous n'êtes pas permis de réinjecter l'eau, et elle doit être débarrassée, qui est chère et problématique. Le jour où les États-Unis ont éliminé toute l'exploitation de terre rare, les sources étrangères a augmenté leur prix dix fois. »
Donc il y a d'abondance de l'incitation pour réutiliser ce qui est extraite déjà, il a dit. Beaucoup de cela est empilée ou enterrée en cendres volantes, le sous-produit des centrales thermiques au charbon. « Nous avons des montagnes de elle, » il a dit. « Le résidu du charbon brûlant est des oxydes de silicium, d'aluminium, de fer et de calcium qui forment le verre autour des oligoéléments, les rendant très durs pour extraire. » Le résidu de bauxite, a parfois appelé la boue rouge, est le sous-produit toxique de la production en aluminium, alors que les déchets électroniques sont des dispositifs périmés comme des ordinateurs et des téléphones intelligents.
Tandis que l'extraction industrielle à partir de ces déchets implique généralement de lixivier de l'acide fort, un processus long et vert non, le laboratoire de riz chauffe les cendres volantes et autres les matériaux (combinés avec le noir de carbone pour augmenter la conductivité) à environ 3 000 degrés de Celsius (5 432 degrés de Fahrenheit) dans une seconde. Le processus transforme les déchets en fortement espèces activées du soluble « REE. »
La visite a indiqué que traitant les cendres volantes par le chauffage instantané de Joule « casse le verre qui emballe ces éléments et convertit des phosphates de REE en oxydes métalliques qui dissolvent beaucoup plus facilement. » Les processus industriels emploient une concentration 15 molaire d'acide nitrique pour extraire les matériaux ; le processus de riz emploie des 0,1 concentrations molaires beaucoup plus douce de l'acide chlorhydrique qui rapporte toujours plus de produit.
Dans les expériences menées par le chercheur post-doctoral et l'auteur important Bing Deng, les chercheurs ont trouvé les cendres volantes de Joule de charbon instantané de chauffage (CFA) davantage qu'a doublé le rendement de la plupart des éléments de terres rares utilisant l'acide très doux comparé à lixivier le CFA non traité en acides forts.
« La stratégie est général pour différents déchets, » Bing a dit. « Nous avons montré que les rendements de récupération de REE ont été améliorés des cendres volantes de charbon, du résidu de bauxite et des déchets électroniques par le même processus d'activation. »
La généralité du processus le fait promettant particulièrement, Bing a dit, comme millions de tonnes de résidu de bauxite et des déchets électroniques sont également produits chaque année.
« Le Département de l'énergie a déterminé ceci est un besoin critique qui doit être résolu, » visite a dit. « Notre processus indique au pays que nous ne dépendons plus du mien dans l'environnement préjudiciable ou des sources étrangères pour des éléments de terres rares. »
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