稀土元素的開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)。圖片來(lái)源：Joe Buglewicz

一項(xiàng)研究提出，生產(chǎn)智能手機(jī)和電動(dòng)汽車(chē)所需要的稀土元素可以通過(guò)人為制造“電場(chǎng)”更加環(huán)保地從地下提取。1月6日，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然-可持續(xù)》。

如今，電子產(chǎn)品中的大多數(shù)稀土元素都是通過(guò)使用有毒化學(xué)物質(zhì)從礦石中開(kāi)采并提取的。在開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生數(shù)千噸化學(xué)廢棄物，污染附近的地下水和土壤。然而，如果使用“人造電場(chǎng)”將這些元素集中到一起，就可以減少對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的需求。

“想象一群人被定向燈引導(dǎo)穿過(guò)迷宮的場(chǎng)景，稀土元素也可以從礦石中被電場(chǎng)驅(qū)趕到特定的收集點(diǎn)。”論文作者、中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所研究員朱建喜說(shuō)，“這一方式不僅確保了高效開(kāi)采，而且對(duì)環(huán)境的破壞較小。”

為此，中國(guó)科學(xué)院院士何宏平與朱建喜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了柔性片狀塑料電極，每個(gè)電極寬10厘米，長(zhǎng)度可定制，由可以導(dǎo)電的非金屬材料制成。在中國(guó)南方的一個(gè)稀土礦床，他們將176個(gè)這樣的電極插入巖石22米深的單個(gè)鉆孔。

接下來(lái)，他們將硫酸銨注入礦石孔中，以溶解和分離出的稀土元素作為帶電離子激活電極，在帶正電和帶負(fù)電的電極之間產(chǎn)生電場(chǎng)。電場(chǎng)使稀土元素向帶正電的電極移動(dòng)并聚集在一起。然后，他們將這些元素轉(zhuǎn)移到處理池中，進(jìn)行額外的純化及分離。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這種方法能夠大大減少提取稀土元素時(shí)使用的有害化學(xué)物質(zhì)數(shù)量，相關(guān)的氨排放量減少了95%。這有助于防止稀土開(kāi)采活動(dòng)污染附近的水和土壤環(huán)境。

朱建喜說(shuō)，該研究結(jié)果顯示，從5000噸土方規(guī)模的稀土礦中提取稀土元素的效率達(dá)到了95%以上，而通過(guò)化學(xué)方式提取通常只能達(dá)到40%～60%。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01501-9