Chiết xuất thành công nguyên tố đất hiếm từ rác thải

Đại học Rice đã thu hồi thành công các nguyên tố đất hiếm từ rác với những đặc tính quan trọng cho thiết bị điện tử và công nghệ xanh.

Có một sự thật thú vị: các nguyên tố đất hiếm (REE) trên thực tế không hiếm. Tuy nhiên, tất cả REE thường không phân bố tập trung và rất khó chiết xuất từ các khoáng chất đã khai thác.

Điều này thực sự là một vấn đề bởi REE là thành phần cần thiết của hơn 200 sản phẩm trên nhiều ứng dụng, đặc biệt là các sản phẩm tiêu dùng công nghệ cao như điện thoại di động, ổ cứng máy tính, xe điện, xe hybrid, màn hình phẳng và TV.

Cách đây vài năm, các nhà khoa học từ Đại học Rice của Mỹ đã nghĩ ra kỹ thuật nung thuần trở tia sáng (FJH) để tạo ra vật liệu graphene từ bất kỳ nguồn rác thải gốc carbon rắn nào và trong một nghiên cứu mới, họ tiếp tục áp dụng thành công phương pháp này cho ba nguồn chất thải - tro bay, cặn bauxite và rác điện tử - để thu hồi kim loại đất hiếm.


Các quả cầu thủy tinh cực nhỏ được tìm thấy trong tro bay có chứa REE. (Ảnh: Đại học Rice)

Mỹ từng khai thác các nguyên tố đất hiếm, nhưng cũng thu được rất nhiều nguyên tố phóng xạ. Họ không được phép tái cấp nước để xử lý chúng vì điều này rất tốn kém và để lại hậu quả môi trường, dẫn đến việc dừng hoàn toàn hoạt động khai thác. Ngày nay, phần lớn những gì đã khai thác được chất đống hoặc chôn vùi trong tro bay, sản phẩm phụ của các nhà máy nhiệt điện than.

"Chúng tôi có hàng núi tro bay. Cặn của than cháy là oxit silic, nhôm, sắt và canxi tạo thành thủy tinh xung quanh các nguyên tố vi lượng, khiến chúng rất khó chiết xuất", nhà hóa học James Tour, đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết. "Cặn bauxite, đôi khi được gọi là bùn đỏ, là sản phẩm phụ độc hại của quá trình sản xuất nhôm, trong khi chất thải điện tử bắt nguồn từ các thiết bị lỗi thời như máy tính và điện thoại thông minh".

Quá trình khai thác công nghiệp các nguồn chất thải này thường kéo theo việc rửa trôi bằng axit mạnh, vừa tốn nhiều thời gian vừa có hại cho môi trường. Trong phương pháp mới của Đại học Rice, các nhà nghiên cứu đã đốt nóng tro bay và các vật liệu khác kết hợp với muội than để tăng tính dẫn lên khoảng 3.000 độ C trong một giây. Điều đó cho phép họ chuyển đổi chất thải thành các loại REE hoạt hóa cao, với những đặc tính từ trường và điện tử quan trọng cho thiết bị điện tử và công nghệ xanh.

Tour cho biết kỹ thuật xử lý tro bay bằng FJH giúp phá vỡ thủy tinh bao bọc các nguyên tố và chuyển đổi phốt phát REE thành các oxit kim loại dễ hòa tan hơn nhiều. Tính tổng quát của quy trình là điều khiến nó trở nên hứa hẹn vì có hàng triệu tấn cặn bauxite và rác điện tử được tạo ra mỗi năm.

Công trình nghiên cứu đã được xuất bản trên tạp chí Science Advances.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Kỹ thuật trồng và chăm sóc sứ Thái Lan

Kỹ thuật trồng và chăm sóc sứ Thái Lan

Sứ Thái Lan có tên khoa học là Adenium obesum thuộc họ Apocyanaceae, thuộc nhóm cây mọng nước, và được mệnh danh là "hoa hồng sa mạc", được trồng và phát triển ở nhiều nơi trong nước ta.

Đăng ngày: 09/05/2025
Kỹ thuật trồng hoa dạ yến thảo bằng cành

Kỹ thuật trồng hoa dạ yến thảo bằng cành

Nhân giống hoa dạ yến thảo bằng cành là một trong những kỹ thuật trồng hoa rất đơn giản nhưng vẫn mang lại những chậu hoa đẹp mắt và có sức sống mạnh mẽ.

Đăng ngày: 03/05/2025
Cách trồng dưa pepino sai quả trong chậu cho mọi nhà

Cách trồng dưa pepino sai quả trong chậu cho mọi nhà

Không kén đất, chỉ cần tưới nước thường xuyên và đảm bảo không bị ngập úng là nguyên tắc cực đơn giản để bạn có thể trồng thành công một chậu dưa pepino rồi đấy.

Đăng ngày: 29/04/2025
Hướng dẫn trồng rau thơm sạch tại nhà

Hướng dẫn trồng rau thơm sạch tại nhà

Rau thơm là loại rau có thể trồng quanh năm và là loại rau dễ ăn được nhiều người ưa chuộng. Với kỹ thuật trồng cây đơn giản, mọi người có thể dễ dàng tự trồng ngay tại nhà.

Đăng ngày: 27/04/2025
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái

Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái

Khi bạn xoay vành tay lái đi, đương nhiên chiếc xe của bạn sẽ chuyển hướng theo phía mà bạn muốn. Thế nhưng quan hệ “nhân quả” của chúng như thế nào? Chắc chắn sẽ có nhiều điều thú vị khi bạn tìm hiểu về nguyên lý l&a

Đăng ngày: 12/04/2025
Kỹ thuật trồng su su cho nhiều ngọn, sai quả

Kỹ thuật trồng su su cho nhiều ngọn, sai quả

Susu là loại rau quả được trồng nhiều ở miền Bắc nước ta. Su su vừa có thể trồng để lấy ngọn và vừa cho quả nên được người dân rất ưa chuộng. Nếu có kỹ thuật trồng cây su su đúng cách sẽ cho năng suất cao.

Đăng ngày: 09/04/2025
Những ứng dụng của kim loại Bạc từ quá khứ đến hiện tại

Những ứng dụng của kim loại Bạc từ quá khứ đến hiện tại

Bạc là một trong những kim loại linh hoạt nhất trên Trái đất, với sự kết hợp độc đáo giữa các công dụng như một kim loại quý và kim loại công nghiệp.

Đăng ngày: 27/03/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News