Despre magneți aruncați, telefoane vechi și cum resursele se ascund în ceea ce aruncăm: un colectiv de cercetători din Statele Unite a dezvoltat o metodă prin care poate separa elementele pământurilor rare din magneți recuperați din echipamente electronice uzate, folosind mai puțină energie și generând mai puține emisii comparativ cu tehnicile obișnuite.
De-a lungul timpului au apărut numeroase soluții ingenioase pentru a extrage materiale din deșeuri, de la reciclarea metalelor comune până la transformarea plasticului în combustibil. Echipa condusă de James Tour, profesor la Rice University, pleacă de la aceeași premisă: resursele există deja în deșeurile electronice, trebuie doar recuperate. Într-un articol publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, autorii prezintă o tehnologie care combină încălzirea rapidă prin curent electric cu o reacție chimică pe bază de clor pentru a separa elementele pământurilor rare din magneți uzați.
Procesul începe cu măcinarea magneților uzați până la pulbere, dispunerea lor pe o platformă de carbon într-o cameră de sticlă și trecerea unui curent intens prin platformă. Curentul produce o încălzire fulgerătoare, atingând mii de grade Celsius în câteva secunde, ceea ce descompune compușii solizi și pornește reacțiile dorite. Apoi se introduce gaz clor, care reacționează cu elementele nedorite, precum fierul, formând cloruri cu puncte de fierbere scăzute; aceste cloruri se volatilizează și pot fi separate, lăsând în urmă elementele pământurilor rare. Practic, clorul favorizează volatilizarea impurităților, în timp ce REE-urile rămân într-o formă mai ușor de recuperat.
Metoda se bazează pe cercetări anterioare ale aceleiași echipe: în 2018 au demonstrat că flash joule heating poate transforma diverse surse de carbon în grafen, iar în 2023 au extins tehnica combinând căldura rapidă cu clorul. Pentru acest studiu au calculat și comparat energia liberă Gibbs de formare a oxidului pentru toate cele 17 elemente pământurilor rare și pentru nouă oxizi comuni care apar în deșeurile magnetice, ceea ce le-a permis să prognozeze comportamentul chimic în condițiile extreme create. Alegerea platformei de carbon și a camerei de sticlă ține atât de stabilitatea termică, cât și de controlul mediului de reacție la temperaturi foarte ridicate.
Avantajele invocate sunt evidente: procesul este relativ simplu din punct de vedere mecanic, durează foarte puțin datorită încălzirii fulgerătoare și reduce consumul energetic și emisiile comparativ cu metodele clasice de extracție a REE-urilor, care implică procese chimice intensive, tratamente cu multă soluție și deșeuri poluante. James Tour subliniază că aceste elemente valoroase se regăsesc deja în deșeurile electronice și pot ajuta la diminuarea dependenței de importuri, în special pentru țările care caută surse interne de REE.
Pe lângă aspectul practic, experimentul ridică și probleme logistice și de reglementare: gestionarea clorului și asigurarea măsurilor de securitate pentru operațiuni la temperaturi extreme, tratarea vaporilor care conțin metale clorurate și adaptarea procesului la volume mari de deșeuri sunt chestiuni care trebuie rezolvate înainte de implementarea industrială pe scară largă. De asemenea, performanța economică finală va depinde de costurile de operare, de eficiența recuperării concentrațiilor mici de REE din amestecuri complexe și de infrastructura pentru colectarea și pre-tratarea deșeurilor electronice.
Metoda reflectă o tendință mai amplă: valorificarea deșeurilor high-tech pentru a obține materiale critice, reducând astfel presiunea asupra minelor tradiționale și vulnerabilității lanțurilor de aprovizionare. Progresul tehnic prezentat de echipa lui Tour se sprijină pe calcule termodinamice și pe experiența cu flash joule heating, dar implementarea practică va necesita pilotaje, optimizări și reglementări clare privind manipularea agenților corozivi și a poluanților. În plus, scalarea la volume mari implică soluții pentru colectarea eficientă a magneților și separarea inițială a componentelor electronice.
Proiectul evidențiază un nume concret: James Tour și o tehnică concretă: flash joule heating combinat cu clor, descrisă în Proceedings of the National Academy of Sciences, și arată că tehnologia poate transforma fluxuri de deșeuri aparent banale în resurse strategice. Un detaliu relevant din text este că tehnica atinge temperaturi de ordinul miilor de grade Celsius în câteva secunde, iar clorul permite volatilizarea impurităților precum fierul. Crezi că reciclarea avansată a componentelor electronice va deveni suficient de ieftină și sigură pentru a concura cu extracția minieră tradițională?
Fii primul care comentează