27 سپتامبر 2024 -شماتیک فرآیند SEEE. اعتبار: Hang Hua et al.
در مطالعه‌ای که اخیراً در Engineering منتشر شده است، محققان دانشگاه کیوتو از روش جدیدی برای جداسازی و بازیافت مؤثر عناصر کمیاب خاکی (REEs) از آهنرباهای پایان عمر خود پرده‌برداری کرده‌اند. این فرآیند نوآورانه، که به عنوان فرآیند استخراج انتخابی-تبخیر-الکترولیز (SEEE) شناخته می‌شود، نویدبخش پیشرفت چشمگیری در فناوری بازیافت و حمایت از تلاش‌های جهانی برای بی‌طرفی کربن است.
عناصر REE، به ویژه نئودیمیم (Nd) و دیسپروزیم (Dy)، اجزای ضروری در آهنرباهای با عملکرد بالا هستند که در فن‌آوری‌های مختلف سبز، از جمله وسایل نقلیه الکتریکی (EVs) و توربین‌های بادی استفاده می‌شوند. با افزایش تقاضا برای این فناوری ها، بازیافت کارآمد این مواد حیاتی بسیار مهم شده است. فرآیند جدید SEEE این نیاز را با ارائه یک جایگزین بسیار کارآمد و سازگار با محیط زیست برای تکنیک های هیدرومتالورژی سنتی برطرف می کند.
این مطالعه که توسط پروفسور توشیوکی نوهیرا و تیمش در موسسه انرژی پیشرفته دانشگاه کیوتو هدایت می‌شود، بررسی می‌کند که چگونه این فرآیند جدید می‌تواند بازیافت آهنرباهای Nd را که به طور گسترده در فناوری‌های کارآمد انرژی استفاده می‌شوند، تغییر دهد. روش های بازیافت سنتی اغلب شامل فرآیندهای پیچیده و پر انرژی با اثرات زیست محیطی قابل توجه است. در مقابل، فرآیند SEEE طوری طراحی شده است که پایدارتر و دقیق تر باشد.
فرآیند SEEE شامل سه مرحله کلیدی است:
استخراج انتخابی: این فرآیند با استفاده از مخلوط نمک مذاب شامل کلرید کلسیم (CaCl2) و کلرید منیزیم (MgCl2)، عناصر REE را از ضایعات آهنربا استخراج می کند. افزودن فلوراید کلسیم (CaF2) به کنترل تلفات تبخیر و بهبود راندمان استخراج کمک می کند.
تبخیر انتخابی: این فرآیند سپس هر گونه عوامل استخراج باقیمانده و محصولات جانبی را حذف می کند و REE ها را متمرکز می کند.
الکترولیز انتخابی: در نهایت، REE های استخراج شده بر اساس پتانسیل های تشکیل متفاوتشان به صورت الکتروشیمیایی جدا می شوند. این مرحله بازیابی فلزات Nd و Dy با خلوص بالا را امکان پذیر می کند.
نتایج این مطالعه امیدوارکننده است. فرآیند SEEE نرخ بازیابی 96% برای Nd و 91% برای Dy را به دست آورد که خلوص هر دو فلز به بیش از 90% رسید. این سطح از کارایی و دقت در جداسازی و بازیافت این عناصر حیاتی پیشرفت قابل توجهی نسبت به روش های فعلی است.
پیامدهای این تحقیق بسیار گسترده است. همانطور که تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی و منابع انرژی تجدید پذیر همچنان در حال رشد است، نیاز به راه حل های بازیافت موثر نیز افزایش می یابد. فرآیند SEEE می‌تواند نقشی محوری در تضمین عرضه پایدار REE داشته باشد و در عین حال وابستگی به فعالیت‌های معدنی جدید را کاهش دهد، که اغلب دارای هزینه‌های زیست محیطی قابل توجهی هستند.
علاوه بر این، فرآیند SEEE به بازیافت آهنرباهای Nd محدود نمی شود. محققان بر این باورند که می‌توان آن را برای کاربردهای دیگر، مانند پردازش مجدد سوخت‌های هسته‌ای، تطبیق داد و تأثیر بالقوه آن را در بخش‌های مختلف گسترش داد.
در حالی که فرآیند SEEE پتانسیل قابل توجهی را نشان داده است، محققان اذعان دارند که تحقیقات فنی بیشتری برای ادغام کامل آن در کاربردهای صنعتی مورد نیاز است. با این وجود، نتایج اولیه یک گام مهم رو به جلو در زمینه بازیافت مواد و پایداری محیطی است.
این مطالعه بر نقش حیاتی تحقیقات پیشرفته در توسعه راه‌حل‌هایی که با اهداف زیست‌محیطی جهانی همسو هستند، تأکید می‌کند. همانطور که جهان به سمت آینده ای پایدارتر حرکت می کند، نوآوری هایی مانند فرآیند SEEE برای غلبه بر چالش های مرتبط با بازیافت REE و حمایت از گذار گسترده تر به فناوری های کربن خنثی ضروری است.
