کمپوست به کامپیوتر: مواد زیستی مورد استفاده برای نجات عناصر خاکی کمیاب
چوب ذرت و پوست گوجه فرنگی چه ارتباطی با الکترونیک دارند؟ هر دو می‌توانند برای بازیابی عناصر کمیاب ارزشمند، مانند نئودیمیم، از زباله‌های الکترونیکی استفاده شوند. محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا از میکرو و نانوذرات ساخته شده از مواد آلی برای جذب عناصر کمیاب از محلول‌های آبی استفاده کردند.
یافته‌های آنها که اکنون به صورت آنلاین در دسترس است، در مجله مهندسی شیمی نیز منتشر خواهد شد.
میر شیخی، استادیار مهندسی شیمی و نویسنده مسئول این مقاله، گفت: «مواد زائدی مانند چوب ذرت، خمیر چوب، پنبه و پوست گوجه فرنگی اغلب در محل‌های دفن زباله یا کمپوست قرار می‌گیرند. ما می‌خواستیم این مواد زائد را به ذرات میکرو یا نانومقیاس تبدیل کنیم که قادر به استخراج عناصر کمیاب خاکی از زباله‌های الکترونیکی باشند.»
فلزات کمیاب خاکی برای ساخت آهنرباهای قوی مورد استفاده در موتورهای خودروهای برقی و هیبریدی، بلندگوها، هدفون‌ها، رایانه‌ها، توربین‌های بادی، صفحه نمایش تلویزیون و موارد دیگر استفاده می‌شوند.
با این حال، به گفته شیخی، استخراج این فلزات چالش برانگیز و از نظر زیست‌محیطی پرهزینه است، زیرا برای استخراج حتی مقادیر کمی از این فلزات، به زمین‌های وسیعی نیاز است.
در عوض، تلاش‌ها به بازیافت فلزات از اقلام زباله الکترونیکی مانند رایانه‌های قدیمی یا بردهای مدار معطوف شده است.
شیخی گفت، چالش در جداسازی کارآمد فلزات از زباله است.
او همچنین اظهار داشت: «با استفاده از مواد آلی به عنوان یک پلتفرم، ما میکرو و نانوذرات بسیار کاربردی ایجاد کردیم که می‌توانند به فلزاتی مانند نئودیمیوم متصل شوند و آنها را از سیال اطرافشان جدا کنند. از طریق برهمکنش‌های الکترواستاتیک، مواد میکرو و نانومقیاس با بار منفی به یون‌های نئودیمیوم با بار مثبت متصل می‌شوند و آنها را از هم جدا می‌کنند.»
برای آماده‌سازی آزمایش، تیم شیخی پوست گوجه‌فرنگی و چوب ذرت را آسیاب کردند و خمیر چوب و کاغذ پنبه را به قطعات کوچک و نازک برش دادند و آنها را در آب خیساندند.
سپس، آنها این مواد را به صورت کنترل‌شده واکنش شیمیایی دادند تا آنها را به سه بخش مجزا از مواد کاربردی تجزیه کنند: میکرومحصولات، نانوذرات و بیوپلیمرهای محلول. افزودن میکرومحصولات یا نانوذرات به محلول‌های نئودیمیوم، فرآیند جداسازی را آغاز کرد و منجر به جذب نمونه‌های نئودیمیوم شد.
در این مقاله اخیر، شیخی فرآیند جداسازی نشان داده شده در کار قبلی را بهبود بخشیده و نمونه‌های بزرگ‌تری از نئودیمیم را از محلول‌های با غلظت کمتر استخراج کرده است.
شیخی قصد دارد مکانیزم جداسازی خود را به سناریوهای دنیای واقعی گسترش دهد و با صنایع علاقه‌مند برای آزمایش بیشتر این فرآیند همکاری کند.
او گفت: «در آینده نزدیک، ما می‌خواهیم فرآیند خود را روی نمونه‌های صنعتی واقعی آزمایش کنیم.»
«همچنین امیدواریم که گزینش‌پذیری مواد را نسبت به سایر عناصر خاکی کمیاب و فلزات گرانبها، مانند طلا و نقره، تنظیم کنیم تا بتوانیم آنها را نیز از مواد زائد جدا کنیم.»
لینک مفید:نانوفناوری‌های نپتون: سوار بر موج سبز در برابر موج فزاینده آلودگی پلاستیکی
بیشتر بدانید:ساخت نانوذرات ضد باکتری از عصاره‌های گیاهی
بیشتر بخوانید:درمان بیماری‌های گیاهی توسط نانوحامل‌های زیستی
تاریخ:1404/7/22
مهسا نعمتی
