Souhrn
Tým vědců z Rice University vyvinul novou metodu recyklace vzácných zemin (REE) z odpadních magnetů, která využívá technologii flash joule heating a chlorový plyn. Proces je energeticky méně náročný a produkuje méně emisí než současné recyklační metody, což by mohlo pomoci řešit rostoucí poptávku po těchto kritických materiálech.
Klíčové body
- Metoda využívá rychlý elektrický ohřev (flash joule heating) k dosažení velmi vysokých teplot a chlorový plyn k separaci nežádoucích prvků
- Proces je méně energeticky náročný a produkuje méně znečištění než tradiční metody recyklace vzácných zemin
- Technologie staví na objevu z roku 2018, kdy stejný tým vyvinul metodu přeměny uhlíkových zdrojů na grafen
- Výzkum publikovaný v Proceedings of the National Academy of Sciences
- Cílem je využít vzácné zeminy z elektronického odpadu místo těžby nových zdrojů
Podrobnosti
Vzácné zeminy jsou kritické materiály používané v magnetech pro elektromotory, pevné disky, sluchátka a další elektroniku. Jejich získávání z elektronického odpadu je technicky náročné, ale potenciálně velmi cenné - vyřazené telefony, notebooky a další elektronika představují významný zdroj těchto materiálů.
Nový proces funguje tak, že rozmělněné odpadní magnety se umístí na uhlíkovou platformu obklopenou skleněnou komorou. Elektrický proud procházející platformou rychle vytvoří extrémní teploty. Současně se do komory přivádí chlorový plyn, který reaguje s nežádoucími kovy v materiálu a udrží je ve formě páry, zatímco vzácné zeminy zůstávají v pevné fázi.
Technologie flash joule heating, kterou tým objevil v roce 2018, původně sloužila k přeměně různých uhlíkových zdrojů včetně uhlí, biouhlí a plastů na grafen - ultratenkého, pevného a vodivého materiálu. V roce 2023 vědci metodu rozšířili o použití chloru pro separaci materiálů.
Pro vývoj procesu tým identifikoval Gibbsovu volnou energii, která určuje reaktivitu materiálu, pro oxidové formy všech 17 vzácných zemin a devíti běžných oxidů nacházejících se v odpadních magnetech. Tato data umožnila optimalizovat podmínky pro selektivní separaci.
Proč je to důležité
Spojené státy a další země se snaží snížit závislost na dovozu vzácných zemin, které jsou klíčové pro elektromobilitu, obnovitelné zdroje energie a elektroniku. Profesor James Tour zdůrazňuje, že potřebné materiály jsou již k dispozici v elektronickém odpadu - stačí je efektivně vytěžit. Nová metoda by mohla výrazně zlevnit a zefektivnit recyklaci těchto kritických surovin, což je důležité jak z ekonomického, tak environmentálního hlediska. Současné metody recyklace jsou energeticky náročné a používají velké množství kyselin, což vytváří emise a znečištění.
Zdroj: 🔬 Ars Technica
| 