علماء يطورون طريقة صديقة للبيئة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة من رماد الفحم المتطاير
نجح باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا في تطوير طريقة بسيطة لاستعادة العناصر الأرضية النادرة من رماد الفحم باستخدام سائل أيوني وتجنب المواد الخطرة. في ورقة بحثية نُشرت في مجلة العلوم والتكنولوجيا البيئية، أوضح العلماء أن السوائل الأيونية تُعتبر صديقة للبيئة وقابلة لإعادة الاستخدام. ومن بين هذه السوائل، بيتاينيوم ثنائي (ثلاثي فلورو ميثيل سلفونيل) إيميد أو [Hbet][Tf2N]، الذي يُذيب أكاسيد المعادن النادرة بشكل انتقائي على حساب أكاسيد المعادن الأخرى. وفقًا للعلماء، يذوب السائل الأيوني أيضًا في الماء بشكل فريد عند تسخينه، ثم ينفصل إلى مرحلتين عند تبريده. وبناءً على ذلك، بدأوا باختبار قدرته على سحب العناصر المطلوبة بكفاءة وفعالية من رماد الفحم المتطاير، وما إذا كان من الممكن تنظيفه بفعالية، مما يُنتج عملية آمنة تُنتج نفايات قليلة. لتحقيق ذلك، عالج الفريق رماد الفحم المتطاير مسبقًا بمحلول قلوي وجففه. ثم سخّنوا الرماد المعلق في الماء مع [Hbet][Tf2N]، مما أدى إلى تكوين طور واحد. عند التبريد، انفصلت المحاليل. استخلص السائل الأيوني أكثر من 77% من العناصر الأرضية النادرة من المواد الطازجة، واستعاد نسبة أعلى (97%) من الرماد المتآكل الذي قضى سنوات في بركة تخزين. تمثل الجزء الأخير من العملية في نزع العناصر الأرضية النادرة من السائل الأيوني باستخدام حمض مخفف. ووجد الباحثون أيضًا أن إضافة البيتين أثناء خطوة الاستخلاص أدى إلى زيادة كميات العناصر الأرضية النادرة المستخرجة. وكان من بين العناصر التي تم استعادتها السكانديوم والإتريوم واللانثانوم والسيريوم والنيوديميوم والديسبروسيوم. وأخيرا، اختبر الفريق إمكانية إعادة استخدام السائل الأيوني عن طريق شطفه بالماء البارد لإزالة الحمض الزائد، ولم يجدوا أي تغيير في كفاءة الاستخلاص من خلال ثلاث دورات من الاستخلاص والتنظيف. وقال العلماء في بيان صحفي: "إن هذا النهج منخفض النفايات ينتج محلولاً غنياً بالعناصر الأرضية النادرة، مع شوائب محدودة، ويمكن استخدامه لإعادة تدوير المواد الثمينة من وفرة رماد الفحم المتطاير الموجود في برك التخزين". وقد تكون هذه النتائج حاسمة أيضًا بالنسبة للمناطق المنتجة للفحم، مثل وايومنغ، التي تتطلع إلى إعادة اختراع صناعتها المحلية في مواجهة انخفاض الطلب على الوقود الأحفوري.
وقت النشر: 4 يوليو 2022 