Den moderna teknologins ovärderliga hjälpmedel – mobiltelefoner, datorer och batteridrivna enheter – är djupt beroende av uråldriga gruvdriftsprocesser för att utvinna de mineraler de kräver. När dessa enheter tjänat ut sin tid, hamnar de ofta på soptippen.
Men tänk om vi kunde "återvinna" vårt elektronikavfall (e-avfall) för att återfå dessa värdefulla mineraler istället för att bara slänga dem? En forskargrupp vid Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) har utvecklat en metod som visar stor potential för just detta.
Innovation inom metallseparation
Under 2024 Materials Research Society (MRS) vårmöte i Seattle kommer materialsepareringsexperten Qingpu Wang att presentera forskningsgruppens framsteg. De har utvecklat en process för att selektivt återvinna mineraler såsom mangan, magnesium, dysprosium och neodymium, vilka är avgörande för modern elektronik.
Istället för de traditionellt långsamma och resurskrävande metoderna för metallseparation, har PNNLs team använt en enkel vattenbaserad saltlösning och utnyttjat sina kunskaper om metallers egenskaper för att separera värdefulla mineraler i kontinuerligt flödande reaktionskammare.
Gammal industri möter modern teknik.
Denna process, som är både miljövänlig och skalbar, utnyttjar metaller som bildar fasta ämnen med olika hastigheter över tid för att separera och rena dem. Den nya metoden kan potentiellt revolutionera hur vi hanterar e-avfall genom att effektivt återvinna nästan rena sällsynta jordartsmetaller utan behov av komplexa och dyra reagenser.
Utvidgad tillämpning och framtida planer
Denna separeringsteknik är inte bara tillämplig på e-avfall. Forskargruppen undersöker även möjligheter att återvinna magnesium från havsvatten samt från gruvavfall och saltlake. Qingpu Wang förklarar att nästa steg är att modifiera reaktorns design för att effektivt återvinna större mängder produkt.
I en relaterad studie har Wang och hans kollega Elias Nakouzi lyckats återvinna nästan ren mangan (över 96%) från en lösning som efterliknar upplöst avfall från litiumjonbatterier. Denna mangan används främst i batteriers katoder.
Potential för storskalig förändring
Forskningsteamet är i färd med att skala upp processen genom PNNL-initiativet Non-Equilibrium Transport Driven Separations (NETS), som syftar till att utveckla miljövänliga separationsmetoder för att säkerställa en robust, inhemsk tillgångskedja av kritiska mineraler och sällsynta jordartsmetaller.
Detta initiativ kan ha en bred tillämpning på kemiska separationer från komplexa strömmar och olika kemier, vilket möjliggör en mer hållbar utvinning och bearbetning av material. Med denna forskning står vi inför en potentiell omvandling av hur vi ser på gruvdrift och mineralåtervinning, vilket ger en hållbar framtid där teknikavfall blir en värdefull resurs.
Källa: Department of Energy's Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)