Đại học Rice (Mỹ) đã nghiên cứu thu hồi thành công các nguyên tố đất hiếm từ rác thải công nghiệp phục vụ cho sản xuất thiết bị điện tử và công nghệ xanh.
Theo các nhà khoa học, những nguyên tố đất hiếm (REE) trên thực tế không hiếm nhưng do không phân bố tập trung và rất khó chiết xuất từ các khoáng chất đã khai thác nên được cho là hiếm. Trong khi đó, REE là thành phần cần thiết của nhiều sản phẩm, 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.
Thời gian qua, các nhà khoa học từ Đại học Rice đã nghiên cứu ra kỹ thuật nung thuần trở tia sáng (FJH) để tạo ra vật liệu graphene từ nguồn rác thải có gốc carbon rắn. Mới đây, trong một nghiên cứu, các nhà khoa học tiếp tục áp dụng thành công phương pháp này cho ba nguồn chất thải là tro bay, cặn bauxite và rác điện tử để thu hồi kim loại đất hiếm.
Tro bay được sử dụng để chiết xuất các nguyên tố đất hiếm
Được biết, Mỹ từng khai thác các nguyên tố đất hiếm nhưng cũng thu được 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. Vì vậy, phần lớn những gì đã khai thác được đều bị chất đống hoặc chôn vùi trong tro bay, sản phẩm phụ của các nhà máy nhiệt điện than.
Nhà hóa học James Tour, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: "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; 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. Với nguồn tro bay có sẵn từ hoạt động khai thác trước đó, 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.
Theo Jame Tour, kỹ thuật xử lý tro bay này 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. 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.
Phương An (T/H)