دانشمندان از آب، فلز استخراج کردند! - وبلاگ به آبادی

به گزارش وبلاگ به آبادی، دانشمندان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام (PNNL) ایالات متحده آمریکا در حال همکاری با سرمایه گذاران بزرگ صنعت برای آزمایش روشی هستند که از نانوذرات مغناطیسی برای استخراج مواد معدنی مهم مانند لیتیوم از منابع مختلف آب استفاده می نماید.

به گزارش وبلاگ به آبادی، کیمیاگران قرن ها پیش ایده استخراج طلا از فلزات ارزان قیمت دیگر از جمله سرب، با اعمال بعضی روش های کم هزینه را مطرح کردند، اما این رویا هیچگاه محقق نشد. به نظر نمی رسد این ایده هنوز طرفداری داشته باشد، اما ماهیت خود این ایده، یعنی استخراج مواد ارزشمند از منابع دردسترس و کم هزینه، کماکان علاقمندان خاص خود را دارد. از جمله این منابع مجذوب نماینده و در دسترس، آب است که ما دهه هاست از آن برای فراوری انرژی استفاده می کنیم، اما یک ایده مجذوب نماینده می گوید که ما از آب می توانیم بعضی از فلزات مورد استفاده خود از جمله لیتیوم را با هزینه بسیار پایین تر استخراج کنیم.

لیتیوم یک عنصر ضروری در بسیاری از فناوری های الکترونیکی و انرژی است. از جمله استفاده های ما از این فلز در باتری های لیتیوم یون سبک وزن است که انرژی همه چیز از تلفن های همراه گرفته تا خودرو های الکتریکی را تامین می نمایند. پیش بینی می گردد که بازار جهانی لیتیوم تا سال 2028 به 8.2 میلیارد دلار برسد، اما استخراج این فلز امری هزینه بر و البته محدود است، زیرا توسعه منابع معندنی آن بسیار پراکنده است.

اکنون فناوری در انتظار ثبت اختراع PNNL به طور بالقوه به ایالات متحده فرصتی برای فراوری بیشتر لیتیوم و سایر مواد حیاتی خود می دهد. بعلاوه این ابتکار روشی بسیار سریعتر و کم هزینه تر برای استخراج این فلز ارزشمند و کاربردی ارائه می دهد. آزمایشگاه PNNL در حال توسعه نانوذرات مغناطیسی است که به وسیله یک پوسته جاذب احاطه شده که می تواند روی لیتیوم و سایر فلزات موجود در آب با فرآیند های مختلف صنعتی بچسبد. نکته جالب توجه در این فناوری این است که این روش را می توان روی انواع مختلف منابع آبی بکار گرفت.

این منابع می تواند شامل آب نیروگاه های زمین گرمایی، معروف به آب نمک زمین گرمایی، یا آب بیرون کشیده شده از زیرسطح در طول فراوری نفت یا گاز باشد. این ذرات بعلاوه می توانند در پساب های کارخانه های نمک زدایی یا حتی مستقیماً از آب دریا استفاده شوند. هنگامی که ذرات ریز و بر پایه آهن به آب اضافه می شوند، لیتیوم از آب بیرون کشیده شده و به آن ها متصل می گردد. سپس، با یاری یک آهنربا، نانوذرات را می توان در عرض چند دقیقه با لیتیوم جمع آوری کرد. به عبارت دیگر، این مواد دیگر در مایع معلق نیست و برای استخراج آسان آماده است. پس از استخراج لیتیوم، می توان دوباره از نانوذرات شارژ شده استفاده کرد.

این فناوری جایگزین امیدوارنماینده ای برای روش های استخراج مرسوم است که آب های زیرزمینی را به حوضچه های بزرگ و پرهزینه در حال تبخیر پمپ می نماید. این فرآیند ها ممکن است ماه ها یا حتی سال ها طول بکشد و بر مدیریت آب های زیرزمینی در منطقه ها خشک که عمدتاً در آنجا مستقر هستند تأثیر بگذارد. در واقع، روش های امروزی کمی شبیه به انتظار تبخیر آب از یک پارچ لیموناد به امید بازگشت مخلوط پودری است که قرار است در ته پارچ باقی بماند. اگر این فناوری در نیروگاه های زمین گرمایی به کار گرفته گردد، ارزش لیتیوم بازیافتی به طور بالقوه می تواند ارزان بودن این شکل از انرژی تتازهپذیر را افزایش دهد که از آب برای جذب گرمای زیر سطح زمین و سپس تبدیل آن به برق استفاده می نماید.

آزمایشگاه PNNL در حال توسعه بیشتر این فناوری با همکاری شرکت Moselle Technologies است که مجوز آن را صادر نموده و میخواهد آن را در چندین مکان آزمایش کند. این کوشش و فعالیت های بعدی نمونه های خوبی از نحوه همکاری آزمایشگاه های علمی با نهاد های تجاری برای انتقال تحقیقات آزمایشگاهی به راه چاره های دنیای واقعی است. به عنوان مثال، محققان PNNL در حال اجرا آزمایش های طولانی مدت سیستم جدانماینده مغناطیسی برای استفاده بالقوه با فرآیند های استخراج نفت و گاز هستند که می تواند یک جریان عایدی اضافی برای جبران هزینه های فراوری ایجاد کند.

علاوه بر موزل، آن ها با شرکای تجاری دیگر برای ارزیابی استفاده از این فناوری برای منابع لیتیوم خود در نوادا و کانادا همکاری می نمایند. در نهایت، با توجه به مجموعه ای متفاوت از کاربردها، محققان PNNL پوسته نانوذره را سفارشی می نمایند تا به طور خاص سایر عناصر و مواد معدنی مهم تجاری و استراتژیک مورد استفاده در فناوری های انرژی، دستگاه های تصویربرداری پزشکی، الکترونیک و موارد دیگر را مورد هدف قرار دهند. به عنوان مثال، آن ها با Moselle و Geo40 برای کشف امکان استخراج سزیم و آنتیموان از آب نمک های زمین گرمایی در یک کارخانه زمین گرمایی در نیوزیلند همکاری می نمایند.

اگرچه هیچ یک از این کوشش ها قرار نیست جادویی را در برابر چشمان ما نمایش دهد، اما قطعاً نتیجه ای بهتر از کیمیاگران در اختیار ما قرار می دهد. رویکرد تازه PNNL واقعاً قابل توجه است، زیرا نوید استخراج مواد معدنی حیاتی را به شیوه ای سریع و ارزان ارائه می دهد. شاید نتیجه این فناوری طلا نباشد، اما نوآوری هایی مانند این ممکن است ارزش طلا را داشته باشد.

منبع: scitechdaily

ترجمه: مصطفی جرفی-وبلاگ به آبادی