ライス大学、電子廃棄物からの希土類回収のためのフラッシュ加熱を開発
ライス大学の研究者らが、電子廃棄物から希土類元素を効率的に抽出する高速フラッシュジュール加熱技術を開発した。この方法は、材料をミリ秒単位で極端な温度に加熱し、苛烈な化学物質を使わずに高い回収率を達成する。この革新は、電子機器やグリーンテクノロジーで使用されるこれらの重要な鉱物の持続可能な調達の緊急な必要性に対応する。
希土類元素（REEs）は、スマートフォン、電気自動車、再エネシステムなどの現代技術に不可欠です。しかし、伝統的な鉱山からの抽出方法は環境に有害で、地政学的に敏感であり、供給の大部分が少数の国に集中しています。電子廃棄物（e-waste）は有望な代替源ですが、低濃度と複雑な組成のため、REEsの回収が課題でした。
ヒューストンのライス大学で化学者のジェームズ・ツアー氏が率いるチームは、フラッシュジュール加熱を使用した画期的な技術を開発しました。Advanced Materialsに掲載された研究で説明されているように、このプロセスは粉砕されたe-wasteに高電圧の電気パルスを適用し、1秒未満で2,000度以上のセ氏子に加熱します。この高速加熱、フラッシュジュール加熱は、不純物を蒸発させながらREEsを回収可能な形態に濃縮します。
「この方法はリサイクルのゲームチェンジャーです」とツアー氏は発表で述べました。「ネオジムやジスプロシウムなどの特定のREEsを90%まで1ステップで回収し、従来の溶解や酸浸出よりもはるかに効率的です。」
この技術の効率はエネルギー使用に由来します。伝統的なプロセスよりも大幅に少ない電力を消費し、長時間の高温と有害な副生成物を生む化学処理を必要としません。ラボテストで、ライスチームは廃棄されたハードドライブと回路基板のe-wasteを処理し、製造で再利用可能な純粋なREEs酸化物を生成しました。
背景文脈はこの革新の緊急性を強調します。国連の推定によると、2022年の世界e-waste生成量は6,200万トンに達しましたが、適切にリサイクルされたのは20%未満です。グリーンエネルギー移行により、2040年までにREEs需要は4倍になると予測され、供給不足を悪化させます。廃棄物を資源に変えることで、フラッシュジュール加熱は鉱山依存を減らし、環境影響を削減できます。
この方法はスケーラビリティの可能性を示しています—機器は比較的シンプルで産業設定に適応可能—ですが、多様なe-wasteストリームへの最適化の課題が残ります。ライス研究者らは産業パートナーと協力して大規模操業のパイロットを進めています。
この発展は、持続可能性問題に対処する先進材料科学の可能性を強調し、電子機器における循環経済への実用的道筋を提供します。