Ang nilalaman ng bihirang mga elemento ng lupa sa US ash ng karbon ay nagpapakita na ang karbon na mined mula sa Appalachian Mountains ay maaaring maging ang kilalang gintong gansa para sa mga mahirap na makahanap ng mga materyal na kritikal upang linisin ang enerhiya at iba pang mga umuusbong na mga teknolohiya.
Sa kalagayan ng isang 2014 coal ash spill patungo sa Dan River ng Hilagang Carolina mula sa isang putol na tubo ng paagusan, ang tanong kung ano ang gagawin sa pagtanda ng mga pondo ng pagpapanatili ng bansa at pag-aaksaya ng basura ng abo ng karbon ay naging isang napagtatalunan na paksa.
Ang isang partikular na entrepreneurial idea ay kunin ang tinatawag na "kritikal" bihirang elemento tulad ng neodymium, europium, terbium, dysprosium, yttrium, at erbium mula sa nasusunog na karbon. Ang Kagawaran ng Enerhiya ay nakilala ang mga globally scarce na riles bilang isang prayoridad para sa kanilang paggamit sa malinis na enerhiya at iba pang mga umuusbong na teknolohiya. Ngunit eksakto kung gaano karami ang mga sangkap na ito na nakapaloob sa iba't ibang mga mapagkukunan ng ash ng karbon sa US ay hindi kailanman na-ginalugad.
Bahagi bawat milyon
Sinusukat ng mga mananaliksik mula sa Duke University ang nilalaman ng mga bihirang elemento sa lupa sa mga sample ng ash ng karbon na kumakatawan sa bawat pangunahing mapagkukunan ng karbon sa Estados Unidos. Tinitingnan din nila kung gaano karami ng mga sangkap na ito ang maaaring makuha mula sa abo gamit ang isang pangkaraniwang pamamaraan sa pag-aaral.
Ang mga resulta, inilathala online sa journal Agham at Teknolohiya, ipinapakita na ang karbon mula sa Appalachian Mountains ay naglalaman ng mga pinaka-bihirang elemento ng lupa. Gayunpaman, kung ang mga teknolohiya ng pagkuha ay murang sapat, maraming mga bihirang elemento sa lupa ang matatagpuan sa iba pang mga pinagkukunan rin.
"Ang Kagawaran ng Enerhiya ay namumuhunan ng $ 20 milyon sa pananaliksik sa mga teknolohiya ng pagkuha para sa mga basura ng karbon, at may literal na bilyun-bilyong dolyar na halaga ng bihirang elemento sa lupa na nakapaloob sa ash ng ating bansa sa bansa," sabi ni Heileen Hsu-Kim, associate professor of civil at kapaligiran engineering.
"Kung ang isang programa ay upang sumulong, gusto nilang malinaw na nais na pumili ng karbon ash na may pinakamataas na halaga ng extractable bihirang mga elemento ng lupa, at ang aming trabaho ay ang unang komprehensibong pag-aaral upang simulan ang pagsuri sa mga pagpipilian."
Ang mga mananaliksik ay nakakuha ng mga sample ng abo ng karbon mula sa mga planta ng kuryente na matatagpuan karamihan sa Amerikanong Midwest na nagsusunog ng karbon mula sa lahat ng dako ng bansa, kabilang ang tatlong pinakamalalaking pinagkukunan: ang Appalachian Mountains, timog at kanlurang Illinois, at ang Powder River Basin sa Wyoming at Montana. Pagkatapos ay nasubok ang nilalaman ng mga bihirang elemento sa lupa gamit ang hydrofluoric acid, na mas malakas at mas mahusay kaysa sa pang-industriyang mga pamamaraan, ngunit napakahirap na gamitin sa isang malaking sukat.
Ang mga resulta ay nagpakita na ang abo na nakolekta mula sa Appalachian Mountain coal ay ang pinakamataas na halaga ng mga bihirang elemento ng lupa sa 591 milligrams bawat kilo (o mga bahagi kada milyon). Ang Ash from Illinois at ang Powder River Basin ay naglalaman ng 403 mg / kg at 337 mg / kg, ayon sa pagkakabanggit.
Kailangan ang paraan ng pagbawi
Pagkatapos ay ginamit ng mga mananaliksik ang isang pangkaraniwang pamamaraan ng pagkuha ng industriya na nagtatampok ng nitric acid upang makita kung gaano karami ang mga bihirang elemento ng lupa ay maaaring mabawi. Ang ash ng karbon mula sa Appalachian Mountains ay nakakita ng pinakamababang porsyento ng pagkuha, habang ang abo mula sa Powder River Basin ang pinakamataas. Iniisip ni Hsu-Kim na dahil sa ang mga bihirang elemento sa lupa sa ash ash ng Appalachian Mountain ay nakatago sa loob ng isang salamin na matrix ng mga silicate ng aluminyo, na ang nitric acid ay hindi lubos na natunaw.
"Ang isang dahilan upang pumili ng karbon ash mula sa Appalachian Mountains ay para sa mataas na bihirang elemento ng elemento ng lupa, ngunit kailangan mong gumamit ng paraan ng pagbawi maliban sa nitrik acid," sabi ni Hsu-Kim. "Para sa anumang venture sa hinaharap upang simulan ang isang programa ng pagkuha, ang paraan ng pagbawi ay dapat na angkop sa tiyak na kimika ng karbon ash na ginagamit."
Sinubukan din ng mga mananaliksik ang "pag-ihaw" ng abo ng karbon sa isang ahente ng alkali bago dissolving ito ng nitrik acid. Kahit na ang proseso ay hindi na-optimize para sa mga layunin sa pagbawi, ang mga pagsusulit ay nagpakita ng isang markang pagpapabuti sa kahusayan ng pagkuha.
"Ang mga reagent na ginamit namin ay malamang na magastos na gamitin sa isang pang-industriya na sukatan, ngunit maraming mga katulad na kemikal," sabi ni Hsu-Kim. "Ang bilis ng kamay ay pagtuklas sa aming mga pagpipilian at pagbuo ng mga teknolohiya upang itaboy ang mga gastos pababa. Sa ganoong paraan maaari naming i-tap sa ito malawak na mapagkukunan na kasalukuyang nakaupo sa paligid sa pagtatapon ponds. "
Ang National Science Foundation, ang Environmental Research and Education Foundation, at ang American Coal Ash Association ay pinondohan ang trabaho.
Source: Duke University
Mga Kaugnay Books
at InnerSelf Market at Amazon
