Des matériaux biosourcés utilisés pour récupérer des éléments de terres rares


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  • Qu’est-ce que les épis de maïs et les pelures de tomates ont à voir avec l’électronique ? Ils peuvent tous deux être utilisés pour récupérer des éléments de terres rares précieux, comme le néodyme, des déchets électroniques. Les chercheurs de Penn State ont utilisé des microparticules et des nanoparticules créées à partir de matériaux organiques pour capturer des éléments de terres rares à partir de solutions aqueuses.

    Leurs conclusions, disponibles en ligne dès maintenant, seront également publiées dans le numéro de novembre de Journal de génie chimique .

    « Les déchets comme les épis de maïs, la pâte de bois, le coton et les pelures de tomates finissent souvent dans des décharges ou dans du compost », a déclaré l’auteur correspondant Amir Sheikhi, professeur adjoint de génie chimique. « Nous voulions transformer ces déchets en particules micro ou nanométriques capables d’extraire des terres rares des déchets électroniques. »

    Les métaux de terres rares sont utilisés pour fabriquer des aimants puissants utilisés dans les moteurs des voitures électriques et hybrides, des haut-parleurs, des écouteurs, des ordinateurs, des éoliennes, des écrans de télévision, etc. Cependant, l’extraction de ces métaux s’avère difficile et coûteuse pour l’environnement, selon Sheikhi, car de vastes terres sont nécessaires pour extraire même de petites quantités de métaux. Au lieu de cela, les efforts se sont tournés vers le recyclage des métaux des déchets électroniques comme les vieux ordinateurs ou les circuits imprimés.

    Le défi consiste à séparer efficacement les métaux des déchets, a déclaré Sheikhi.

    « En utilisant les matériaux organiques comme plate-forme, nous avons créé des microparticules et des nanoparticules hautement fonctionnelles qui peuvent se fixer à des métaux comme le néodyme et les séparer du fluide qui les entoure », a déclaré Sheikhi. « Via des interactions électrostatiques, les matériaux à micro et nano-échelle chargés négativement se lient aux ions néodyme chargés positivement, les séparant. »

    Pour préparer l’expérience, l’équipe de Sheikhi a broyé des pelures de tomates et des épis de maïs et coupé de la pâte de bois et du papier de coton en petits morceaux fins et les a trempés dans de l’eau. Ensuite, ils ont fait réagir chimiquement ces matériaux de manière contrôlée pour les désintégrer en trois fractions distinctes de matériaux fonctionnels : des microproduits, des nanoparticules et des biopolymères solubilisés. L’ajout de microproduits ou de nanoparticules à des solutions de néodyme a déclenché le processus de séparation, entraînant la capture d’échantillons de néodyme.

    Dans cet article le plus récent, Sheikhi a amélioré le processus de séparation démontré dans des travaux antérieurs et a extrait de plus grandes tailles d’échantillons de néodyme à partir de solutions moins concentrées.

    Sheikhi prévoit d’étendre son mécanisme de séparation à des scénarios réels et de s’associer aux industries intéressées pour tester davantage le processus.

    « Dans un avenir proche, nous voulons tester notre procédé sur des échantillons industriels réalistes », a déclaré Sheikhi.

    « Nous espérons également ajuster la sélectivité des matériaux vers d’autres éléments de terres rares et métaux précieux, comme l’or et l’argent, pour pouvoir également les séparer des déchets. »

    En plus de Sheikhi, Mica Pitcher, doctorant en chimie de Penn State et premier auteur de l’article; Breanna Huntington, étudiante de premier cycle de Penn State en génie agricole et biologique; et Juliana Dominick, étudiante de premier cycle de Penn State en génie biomédical, ont contribué à l’article.

    Penn State a soutenu ce travail.

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par État de Penn. Original écrit par Mariah Chuprinski. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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