استخراج عناصر کمیاب خاکی از پسماندهای صنعتی

استخراج عناصر کمیاب خاکی از پسماندهای صنعتی

چگونه می توان پسماندهای صنعتی را به منابع با ارزش تبدیل کرد؟ دانشمندان یونانی فناوری جدیدی طراحی کرده اند که با آن می توان از زباله آلومینیوم، عناصر خاکی کمیاب استخراج کرد. روشی که محققان این طرح بکار می برند با محیط زیست هم سازگار است.

هر یک تُن آلومینیوم، معادل حدود 1.6 تن سنگ معدن زباله فلز آلومینیوم تولید می کند که به «لجن قرمز» معروف است. کارخانه «آلومینیوم یونان»، کارخانه بازفرآوری پسماندهای به جا مانده از سنگ معدن فلز آلومینیوم یا بوکسیت در یونان است.

ویکی واسیلیادو، مهندس معدن و متالورژی که در این کارخانه کار می کند، می گوید:این تصور وجود دارد که پسماندهای آلومینیوم دور ریختنی هستند. اما از این سنگهای معدن می توان در آینده استفاده کرد.

ضایعات بوکسیت شامل عناصر باارزشی مانند آهن، تیتانیوم، سیلیکون، اسکاندیم و فلزات خاکی کمیاب است. ما فکر می کنیم که در آینده می توان تمام این عناصر را تهیه کرد.

عناصر خاکی کمیاب، مواد با ارزشی هستند. این عناصر قادرند خواص مواد را بشدت تغییر بدهند. آلومینیم بازیافتی در ساخت توربین، خودرو، کامپیوتر، تلفن هوشمند و حتی در فناوریهای عالی قابل استفاده است.

افتیمیوس بالومنوس، محقق ارشد دانشکده معدن و متالورژی در دانشگاه صنعتی ملی آتن می گوید: در هر یک تُن از زباله بوکسیت به طور خاص 1.5 کیلوگرم عناصر خاکی کمیاب وجود دارد.

یک و نیم کیلوگرم ظاهرا زیاد نیست، اما وقتی محاسبات ریاضی انجام دهید می بینید که سالانه از 7000 تُن از این زباله چقدر فلز کمیاب می توان استخراج کرد! این میزان معادل 10 درصد تقاضای سالانه اروپا برای عناصر خاکی کمیاب است.

دانشمندان طرح تحقیقاتی توسعه بهره برداری پایدار از عناصر خاکی کمیاب در اروپا، در تلاشند تا این عناصر باارزش را به شیوه ای از پسماندهای آلومینیوم استخراج کنند که هم مقرون به صرفه باشد و هم سازگار با محیط زیست.هدف این طرح این است که بازارهای اروپا از واردات عناصر خاکی کمیاب بی نیاز شود.

استخراج عناصر خاکی کمیاب از «لجن قرمز»

لوانیس پاسپالیاریس، مسئول هماهنگ کننده این طرح و استاد دانشکده معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی ملی آتن درباره مزیت این روش می گوید: مزیت اصلی این روش بازیافتی این است که می توان عناصر خاکی کمیاب را برای استخراج انتخاب کرد.

در واقع در این روش، عناصری از ماده جامد حل می شود که به آن ها نیاز داریم. در نتیجه هم از نظر اقتصادی به صرفه است و هم به محیط زیست آسیب نمی رسد.در این روش به جای حلالهایی که معمولا به کار می رود از حلالهای یونی استفاده می شود. ساختار مایع یونی مانند ساختار نمک طعام است. در واقع حلال یونی، نمکی است که در دمای اتاق به صورت مایع است.

دانشمندان ابتدا پودر لجن قرمز را وزن می کنند. یکی دانشجوی دکتری از دانشگاه آتن درباره شیوه کار می گوید:پسماند بوکسیت سپس وارد رآکتور حاوی حلال یونی می کنیم. این فرایند شبیه فرایند تهیه چای یا قهوه است که ماده مورد نیازتان را با استفاده از آب جدا می کنید.

فرایند حل شدن عناصر خاکی کمیاب در مایع یونی چند ساعت طول می کشد. مخلوط سپس از فیلتر عبور داده می شود تا مواد زائد جامدی را که می توان بعدا بازیافت کرد، از آن جدا کنند. سپس، مقداری اسید به کل محلول افزوده می شود تا محلول به حالت اولیه اش بازگردد. ماده ای که به دست می آید در نهایت عصاره ای با ارزش از عناصر خاکی کمیاب است.

مزیت استفاده از حلالهای یونی نسبت به حلالهای معمولی

مایعات یونی از چند سال پیش کاربرد گسترده ای در مراکز تحقیقاتی و صنایع شیمیایی دارند. این ترکیبات، جزء مواد شیمیایی سبز هستند.

پاناگیوتیس دادوریس، محقق هیدرومتالورژی از دانشگاه ملی صنعتی آتن درباره مزیت استفاده از حلالهای یونی در طرح تحقیقاتی توسعه بهره برداری پایدار از عناصر خاکی کمیاب می گوید: مایعات یونی تماما از یون تشکیل شده اند و مهم ترین مزیتشان این است که غیر قابل اشتعال و غیر فرّار هستند. در نتیجه بهنگام استفاده از آنها در دمای بالا، امکان آتش سوزی وجود ندارد و برای سلامتی هم خطری ندارند.