Схематическое проектирование и экономическая оценка процессов восстановления вольфрама из сточных вод полупроводникового производства. Кредит: POSTECH
Отходы полупроводниковой промышленности обычно рассматриваются как дорогостоящая проблема утилизации и экологическая опасность. Но что, если эти отходы можно было бы превратить в ценный ресурс?
В захватывающей разработке исследователи из Pohang University of Science and Technology (POSTECH) и Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) представили экологически чистый метод извлечения редких металлов из отходов полупроводников. Этот инновационный подход не только извлекает драгоценный вольфрам, но и оценивает его экономическую жизнеспособность, предлагая устойчивое решение для управления отходами в технологической отрасли.
Профессор Джихун Хан с кафедры химической инженерии вместе с кандидатом наук Юнджэ Ли и выпускником Хёнсо Чхве сотрудничали с доктором Сунчуном Чунгом и доктором Джунсонгом Паком из SAIT, чтобы стать пионерами в области экологически чистого и экономически эффективного процесса извлечения вольфрама. Их исследование было представлено в качестве дополнительной обложки в ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Вольфрам широко используется в электронике, полупроводниках, авиации и автомобильной промышленности. Учитывая его редкость и ограниченное количество стран, где его можно добывать, исследования по извлечению металлов из промышленных отходов становятся все более важными.
Чтобы подготовиться к истощению этих металлических ресурсов, восстановление металлов из промышленных сточных вод имеет решающее значение. Промышленные сточные воды, если их не очищать должным образом, могут серьезно повлиять на качество воды и почвы, что делает эту область исследований многообещающим решением как для восстановления ресурсов, так и для защиты окружающей среды.
Технологическая схема восстановления вольфрама из сточных вод полупроводников. Кредит: POSTECH
В этом исследовании исследовательская группа использовала биовыщелачивание для извлечения вольфрама из сточных вод, образующихся в промышленности по производству полупроводников, и оценила экономическую целесообразность этой технологии. Микроорганизмы, которые могут получать энергию, необходимую для выживания и роста, из металлов, растворяют металлы из руд или отходов, используя свои естественные возможности. Этот метод, по сравнению с традиционными химическими процессами, оказывает меньшее воздействие на окружающую среду и позволяет извлекать металлы с относительно низкими затратами энергии и затрат.
Исследователи использовали грибок Penicillium simplicissimum, который обычно встречается в почве, воздухе и растениях, для растворения вольфрама и других металлов. После биовыщелачивания они извлекли вольфрам из раствора, используя два процесса очистки: адсорбцию-десорбцию на основе активированного угля и осаждение паравольфраматом аммония (APT).
Экономический анализ показал, что процесс адсорбции-десорбции на основе активированного угля был примерно на 7% дешевле, чем процесс осаждения. Исследование показало, что улучшение адаптации и роста микробных штаммов, а также сокращение времени реакции имеют решающее значение для повышения эффективности процесса.
Исследование подтвердило экономическую осуществимость экологически чистого процесса очистки сточных вод полупроводниковой промышленности, подчеркнув его значимость для предотвращения загрязнения окружающей среды и вторичной переработки ресурсов.
Профессор Джихун Хан из POSTECH подчеркнул: «Наше исследование демонстрирует экономическую и промышленную осуществимость экологически чистого процесса биовыщелачивания для восстановления вольфрама».
Д-р. Сунчон Чунг из SAIT добавил: «Мы стремимся повысить экономическую жизнеспособность этого процесса путем разработки высокоэффективных штаммов микроорганизмов».
Дополнительная информация: Юнджэ Ли и др., Оценка экономической целесообразности переработки вольфрама на основе биовыщелачивания отходов полупроводниковой промышленности, ACS Sustainable Chemistry & Engineering (2024). DOI: 10.1021/acssuschemeng.4c02941
Информация о журнале: ACS Sustainable Chemistry & Engineering
Предоставлено Пхоханским университетом науки и технологий
