جامعة جورجيا تكشف عن طريقة خالية من الأحماض لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة من نفايات الفحم

أخبار ar.wedoany.com، طوّر باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا (Georgia Tech) طريقة لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة (REEs) مباشرة من نفايات الفحم.

تعاونت الباحثة ما بعد الدكتوراه أنوجا تريباثي مع الأستاذين تشينغ-هوا هوانغ وشينغ شيه لتطوير هذه الطريقة المبتكرة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة الحيوية من النفايات الصناعية. توفّر هذه الطريقة سبيلاً لاستخلاص المواد الأساسية اللازمة للتقنيات الحديثة من المخزونات الهائلة من الرماد المتطاير في الولايات المتحدة.

العناصر الأرضية النادرة (REEs) ليست نادرة في الواقع، لكنها موزعة بشكل متفرق للغاية، مما يجعل من الصعب العثور على رواسب بتركيزات كافية للتعدين الفعّال. تُعد هذه العناصر مكونات حيوية لمحركات السيارات الكهربائية، وتوربينات الرياح، وأنظمة الأسلحة الدفاعية، والهواتف الذكية. تعتمد الولايات المتحدة حالياً بشكل رئيسي على سلاسل التوريد الأجنبية للحصول على هذه العناصر، مما يُحدث هشاشة جيوسياسية وأمنية.

يكمن الحل في مكبات الفحم في جميع أنحاء الولايات المتحدة. يوجد حالياً حوالي ملياري طن من الرماد المتطاير في أحواض التخزين ومكبات النفايات في جميع أنحاء البلاد. يحتوي الفحم بشكل طبيعي على كميات ضئيلة من العناصر الأرضية النادرة، وعند احتراق الفحم، تبقى هذه العناصر في الرماد وتتركز. تتطلب طرق الاستخلاص التقليدية درجات حرارة عالية وأحماضاً كاوية، مما يتسبب غالباً في تلوث إضافي.

يُزيل الابتكار الذي حققته تريباثي هذه المواد الكيميائية المهيجة. يعتمد النظام على "سائل أيوني" قابل لإعادة التدوير قائم على الملح، ويظل مستقراً في ظل التحلل الكيميائي المائي. أولاً، يغسل السائل الأيوني الرماد المتطاير، لسحب العناصر الأرضية النادرة من النفايات؛ ثم يطبق العلماء تياراً كهربائياً على السائل، فتتجمع العناصر القيّمة على سطح تجميع يمكن للباحثين كشطها. يمكن تنظيف السائل وإعادة استخدامه. يمكن للفريق استهداف معادن محددة عن طريق ضبط جهد التيار، فعند الجهد المنخفض، يفصل النظام عنصر النيوديميوم (Nd) – وهو مكون رئيسي للمغناطيسات فائقة القوة في مجال الطاقة النظيفة. أظهرت الاختبارات المعملية الأولية أن النظام نجح في استعادة ما يقرب من نصف النيوديميوم المتاح.

بعد إثبات المبدأ الكيميائي في المختبر، تتمثل المرحلة التالية في التوسع. يجب على الفريق إثبات قدرة النظام على معالجة أطنان من النفايات، وليس فقط عينات صغيرة، مع ضرورة أن يكون قادراً على المنافسة تجارياً. يقول الباحثون إن العملية الكهروكيميائية نفسها يمكن استخدامها مستقبلاً لاستخلاص العناصر الأرضية النادرة من الهواتف المحمولة المهملة، وبطاريات السيارات الكهربائية المنتهية الصلاحية، والنفايات الطبية القديمة. نُشرت نتائج هذه الدراسة في دورية "علوم وتكنولوجيا البيئة" (Environmental Science and Technology).

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com