Recykling ziemi rzadkiej z magnesów i innych materiałów

Każdego roku główne marki wydają na świat nowe modele produktów elektronicznych, w towarzystwie wielkich fanfar, elegancko zaprojektowanych reklam i wyselekcjonowanej listy fantazyjnych funkcji. Wydawało się, że wszystkie poprzednie telefony komórkowe były nagle bezużyteczne, a przynajmniej przestarzałe. Zaostrzenie tego zjawiska to praktyka o nazwie [Planowana przestarzała ”, strategia stosowana przez firmy technologiczne w celu sztucznego skrócenia życia ich produktów, aby nowe produkty mogły uzyskać większą sprzedaż.

Planowane starzenie się może obejmować wiele technik: utrudniając naprawę produktów, łatwe uszkodzenie lub po prostu zastępowanie ich nowymi wersjami, nawet gdy stare były nadal funkcjonalne [1] . Proces ten jest nie tylko szkodliwe dla konsumentów, ale także szkodzi ludziom i środowisku; Jednak nowe techniki recyklingu mogą stanowić rozwiązanie, a techniki te zasługują na badania.

Przychody detaliczne od elektroniki użytkowej wyniosły 264 miliardy dolarów w 2012 r., Ale przewiduje się, że osiągnie 461 miliardów dolarów w 2021 r., Co stanowi wzrost o około 75%. A popyt nie wykazuje oznak spowolnienia w nadchodzącym dekadzie [2]. Zapotrzebowanie na osobistą elektronikę wzrosło dopiero w ciągu ostatniej dekady. A popyt nie wykazuje oznak spowolnienia w nadchodzącym dekadzie [2].

To rosnące zapotrzebowanie z kolei zwiększa zapotrzebowanie na elementy ziem rzadkich , które tworzą ważne elementy tych urządzeń. Na przykład elementy takie jak Yttrium, Europium i Terbium są używane na ekranach smartfonów, ponieważ są to fosforami; Oznacza to, że emitują światło.

Chociaż te i inne elementy ziem rzadkich są niezbędne do funkcjonowania smartfonów, wydobycie ich rud negatywnie wpływa na zdrowie ludzkie, ponieważ elementy te często występują w bliskim kontakcie z torem, który jest radioaktywny i rakotwórczy. Ponadto, w miejscach, w których wydobycie jest słabo regulowane, wody gruntowe mogą być zanieczyszczone, gdy duże ilości odpadów tworzą stawy ścieków, które wyciekują niebezpieczne chemikalia, takie jak metale ciężkie i kwasy. Zakłócenie odpadów i środowiska spowodowane wydobyciem może prowadzić do zanieczyszczenia, erozji i zakwaszenia, a wiele produktów odpadowych jest radioaktywnych, co dodatkowo przyczynia się do uszkodzenia [3].

Jednym z rozwiązań tego problemu jest recykling ziem rzadkich i poczyniono znaczny postęp w tym obszarze. Na przykład naukowcy z Oak Ridge National Laboratory opracowali metodę odzyskiwania metali ziem rzadkich z baterii w jednym kroku. Proces ten wykorzystuje ekstrakcję rozpuszczalnika wspomaganego błoną, w której porowate warstwy wsporcze na przemian z warstwami membrany ciekłej. Następnie siła napędowa, taka jak gradient stężenia, przepycha niektóre cząsteczki przez folię ciekłą, jednocześnie wykluczając inne cząstki, oddzielając w ten sposób składniki początkowej substancji. Zastosowanie tej techniki do oddzielenia elementów ziem rzadkich od magnesów jest szczególnie skuteczne, ponieważ zamienia wcześniej czasochłonny i kosztowny proces w stosunkowo prostą technikę i może być tańszy niż wydobywanie nowej rudy [4].

Magnesy zawierają około 33% elementów ziem rzadkich, co przynosi ogromny zwrot z inwestycji w technologię recyklingu. Dlatego technologia odzyskiwania elementów ziem rzadkich koncentruje się głównie na magnesach. Można jednak zrobić więcej do recyklingu. Oprócz magnesów różne elementy ziem rzadkich występują w innych częściach elektroniki na przykład, na ekranach telefonów komórkowych. Należy przeprowadzić badania nad technikami wyodrębniania elementów ziem rzadkich z tych innych komponentów. Ten obszar badań jest niezbędną dziedziną, która wymaga więcej zasobów poświęconych temu. Im więcej elementów, które można odzyskać ze starego telefonu komórkowego, tym niższy koszt środowiska wytworzenia nowego.

Dzięki ciągłym badaniom można opracować coraz więcej strategii recyklingu dla starego sprzętu i materiałów. Wraz z postępem tej dziedziny i przyszłych badań być może następny smartfon wydany na konferencji technicznej nie będzie wcale taki nowy. Jego podstawowe elementy mogą być przywrócone z przeszłych [przestarzałych ”urządzeń.

Odniesienie:

[1] Hadhazy, Adam. [Oto prawda o „planowanej przestarzałych technologii”. BBC Future, BBC, 12

Czerwiec 2016, www.bbc.com/future/article/20160612-heres-the-truth-about-the-pland-obsolescence-of-tech.

[2] Vailshery, Lionel. [US Consumer Electronics Industry Retail Evenue 2012-2021. ”22 stycznia 2021,

www.statista.com/statistics/641924/us-consumer-electronics-technology-retail-market-size/.

[3] Ives, Mike. [Womowy w górnictwie ziem rzadkich stanowi montaż toksycznego ryzyka. ”Yale Environment 360, 28

Styczeń 2013, e360.yale.edu/features/boom_in_mining_rare_earths_poses_mounting_toxic_risks.

[4] Deshmane, Vishwanath G i in. [Selektywne odzyskiwanie elementów ziem rzadkich z szerokiego zakresu

Skalowalność e-odpadów i procesu ekstrakcji rozpuszczalnika membranowego. „ Environmental Science & Technology, t. 54, 17 grudnia 2019 r., Doi: 10.1021/acs.est.9B05695.