Редкоземельные элементы, необходимые для смартфонов и электромобилей, теперь можно добывать из угольных отходов, а не выкапывать из земли. Статья об этом опубликована в журнале Scientific Advances.
Неодим, европий, тербий и другие редкоземельные металлы, о которых раньше мало кто слышал, сегодня широко используются в телефонах с сенсорным экраном, двигателях электромобилей, ветряных турбинах и других современных технологиях благодаря своим полезным магнитным и электронным свойствам. Добывать их дорого и неэффективно, так как для получения небольшого количества сырья приходится перекапывать большие участки земли.
Джеймс Тур из Университета Райса в Хьюстоне, штат Техас, и его коллеги придумали способ переработки этих металлов из летучей золы – мелкого черного порошка, который остается после сжигания угля на электростанциях.
Они разработали метод под названием “флэш-джоулевое нагревание”, который заключается в том, что золу помещают в кварцевую трубку и пропускают через нее большой электрический ток в течение 1 секунды, чтобы нагреть ее до температуры 3 000°C, этот быстрый нагрев разрушает золу и превращает ее в металл.
Такой быстрый нагрев разрушает микроскопические стеклянные сферы в золе, содержащие редкоземельные металлы. Он также переводит металлы из фосфатных в оксидные формы, которые легче отделить с помощью мягких кислот.
Каждая тонна летучей золы содержит всего около половины килограмма редкоземельных элементов, но поскольку у нас есть “буквально горы” золы, оставшейся после десятилетий сжигания угля, общее количество редкоземельных элементов, которые мы могли бы извлечь, огромно, говорит Тур.
Исследователи также показали, что этот же процесс можно использовать для извлечения редкоземельных металлов из “красной грязи” – отходов производства алюминия, а также из выброшенной бытовой электроники после ее измельчения в порошок.
По словам Тура, в процессе нагрева при вспышке из этих материалов также выделяются токсичные тяжелые металлы, но их можно легко уловить, когда они улетучиваются. Как отмечает ученый, оставшуюся золу можно смешивать с бетоном для повторного использования.
В настоящее время технология лицензирована компании Universal Matter, которая будет стремиться расширить ее масштабы и добывать редкоземельные элементы в коммерческих объемах.
