재활용 희귀

여기 오래된 컴퓨터의 전자 부품이 있습니다. 이러한 부품의 희토류 금속을 재활용하면 이러한 고가치 재료에 대한 수요를 충족하는 데 도움이 될 수 있습니다.

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에린 웨이먼

2023년 5월 4일 오전 6시 30분

우리 현대인의 삶은 희토류라고 알려진 금속에 의존하고 있습니다. 불행하게도 이러한 요소는 너무 널리 사용되고 대중화되어 언젠가는 사회의 요구를 충족하기에 충분하지 않을 수도 있습니다.

이러한 17가지 금속은 특별한 특성으로 인해 고성능 컴퓨터 화면, 휴대폰 및 기타 전자 제품에 매우 중요해졌습니다. 소형 형광등이 사용됩니다. 의료 영상 장비, 레이저, 고출력 자석, 광섬유 및 안료도 마찬가지입니다. 심지어 충전식 전기 자동차 배터리에도 들어있습니다. 이러한 요소는 또한 기후 친화적인 저탄소 또는 제로 탄소 미래를 향한 관문이기도 합니다.

2021년에 세계는 280,000미터톤의 희토류를 채굴했습니다. 이는 1950년대 중반의 약 32배에 달하는 수치이다. 전문가들은 2040년까지 오늘날 우리가 사용하는 것의 최대 7배가 필요할 것으로 추정합니다.

희토류가 수행하는 대부분의 작업을 대체할 수 있는 좋은 대체물은 없습니다. 따라서 이러한 금속에 대한 우리의 욕구를 충족시키는 것은 쉽지 않습니다. 풍부한 매장지에서는 발견되지 않습니다. 따라서 광부들은 이를 얻기 위해 엄청난 양의 광석을 발굴해야 합니다. 그런 다음 기업은 물리적, 화학적 공정을 혼합하여 금속을 농축하고 분리해야 합니다.

이러한 프로세스는 많은 에너지를 사용합니다. 또한 더럽고 독성 화학 물질을 사용합니다. 또 다른 우려 사항: 중국은 이러한 금속을 채굴하고 가공하는 거의 유일한 곳입니다. 예를 들어 현재 미국 전체에는 활성 희토류 광산이 하나만 있습니다.

이 모든 것은 연구자들이 이러한 금속을 재활용하려는 이유를 설명합니다. 재활용은 "매우 중요하고 중심적인 역할을 할 것"이라고 Ikenna Nlebedim은 말합니다. 그는 에너지부 핵심재료연구소의 재료 과학자입니다. (아이오와의 Ames 국립 연구소에서 운영합니다.)

Nlebedim은 10년 안에 재활용이 희토류 수요의 최대 4분의 1을 충족할 수 있다고 말합니다. 만약 사실이라면 그것은 "엄청난 일"이 될 것이라고 그는 말했다.

미국과 유럽에서는 강철과 같이 사용률이 높은 금속의 15~70%를 재활용하는 것이 표준입니다. 그러나 오늘날 오래된 제품에 포함된 희토류 중 약 1%만이 재활용된다고 Simon Jowitt는 말합니다. 지질학자인 그는 라스베이거스 네바다 대학교에서 근무합니다.

"구리 배선은 더 많은 구리 배선으로 재활용될 수 있습니다. 강철은 더 많은 강철로 재활용될 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 그러나 많은 희토류 제품은 "재활용 가능성이 매우 낮습니다."

왜? 종종 그들은 다른 금속과 혼합되었습니다. 다시 분리하는 것은 매우 어려울 수 있습니다. 어떤 면에서는 버려진 물건에서 희토류를 재활용하는 것은 광석에서 희토류를 추출하고 처리하는 것만큼이나 어려운 일입니다.

희토류 재활용은 염산과 같은 위험한 화학물질을 사용하는 경향이 있습니다. 또한 많은 열을 사용하므로 많은 에너지를 사용합니다. 그리고 그 노력으로 회수할 수 있는 금속의 양은 아주 적습니다. 예를 들어, 컴퓨터의 하드 디스크 드라이브에는 희토류 금속이 단 몇 그램(1온스 미만)만 포함될 수 있습니다. 일부 제품의 양은 1000분의 1에 불과할 수도 있습니다.

그러나 과학자들은 이러한 금속을 더 많이 채굴할 필요성을 줄이기 위해 더 나은 재활용 접근 방식을 개발하려고 노력하고 있습니다.

한 가지 접근법은 미생물을 모집합니다. 글루코노박터 박테리아는 자연적으로 유기산을 생성합니다. 이러한 산은 사용된 촉매나 형광등을 빛나게 하는 빛나는 인광체에서 란타늄 및 세륨과 같은 희토류를 끌어낼 수 있습니다. 박테리아 산은 다른 금속 침출 산보다 환경에 덜 해롭다고 Fujita Yoshiko는 말합니다. 그녀는 아이다호 폴스에 있는 아이다호 국립 연구소의 생지구화학자입니다.

실험에서 이러한 박테리아 산은 촉매와 인광체에서 희토류의 약 4분의 1에서 절반 정도만 회수합니다. 이는 어떤 경우에는 최대 99%까지 추출할 수 있는 염산만큼 좋지 않습니다. 그러나 바이오 기반 접근 방식은 여전히 ​​노력할 가치가 있다고 Fujita와 그녀의 팀은 보고합니다.