Термодинамический анализ и настройка процесса ETC/ETCC. Источник: Nature Chemical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s44286-024-00125-2
Исследовательская группа под руководством Джеймса Тура из Университета Райса разработала метод более эффективной переработки ценных металлов из электронных отходов, при этом значительно снижая воздействие на окружающую среду, обычно связанное с переработкой металлов.
Переработка металлов может сократить потребность в добыче полезных ископаемых, что снижает ущерб окружающей среде, связанный с добычей сырья, такой как вырубка лесов, загрязнение воды и выбросы парниковых газов.
«Наш процесс обеспечивает значительное снижение эксплуатационных расходов и выбросов парниковых газов, что делает его важнейшим достижением в области устойчивой переработки», — сказал Тур, профессор химии имени Т. Т. и В. Ф. Чао и профессор материаловедения и наноинженерии.
Работа исследовательской группы была опубликована в Nature Chemical Engineering 25 сентября.
Инновационная технология
Новая технология улучшает извлечение критических металлов и основывается на более ранней работе Тура по утилизации отходов с использованием мгновенного джоулевого нагрева (FJH). Этот процесс включает пропускание электрического тока через материал для его быстрого нагрева до чрезвычайно высоких температур, что преобразует его в различные вещества.
Исследователи применили процессы хлорирования и карбохлорирования FJH для извлечения ценных металлов, включая галлий, индий и тантал, из электронных отходов. Традиционные методы переработки, такие как гидрометаллургия и пирометаллургия, являются энергоемкими, производят вредные потоки отходов и включают большое количество кислоты.
Напротив, новый метод устраняет эти проблемы, обеспечивая точный контроль температуры и быстрое разделение металлов без использования воды, кислот или других растворителей, что значительно снижает вред окружающей среде.
«Мы пытаемся адаптировать этот метод для извлечения других критических металлов из потоков отходов», — сказал Бинг Дэн, бывший аспирант Райса, ныне доцент Университета Цинхуа и соавтор первого исследования.
Эффективные результаты
Ученые обнаружили, что их метод эффективно отделяет тантал от конденсаторов, галлий от выброшенных светодиодов и индий от использованных солнечных проводящих пленок. Точно контролируя условия реакции, команда достигла чистоты металла более 95% и выхода более 85%.
Более того, этот метод является многообещающим для извлечения лития и редкоземельных элементов, сказал Шичен Сюй, научный сотрудник в Rice и один из первых авторов исследования.
«Этот прорыв решает насущную проблему критического дефицита металлов и негативного воздействия на окружающую среду, одновременно экономически стимулируя перерабатывающую промышленность в глобальном масштабе с более эффективным процессом восстановления», — сказал Сюй.
Другими авторами исследования являются Джейхо Шин, И Чэн, Картер Киттрелл, Джастин Шарп, Лонг Цянь, Шихуэй Чен и Лукас Эдди с химического факультета Rice и Халил ДжеБейли с факультета материаловедения и наноинженерии Rice.
Дополнительная информация: Бинг Дэн и др., Флэш-разделение металлов с помощью электротермического хлорирования, Nature Chemical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s44286-024-00125-2. www.nature.com/articles/s44286-024-00125-2
Информация о журнале: Nature Chemical Engineering
Предоставлено Университетом Райса
