استخراج عناصر کمیاب از « لجن قرمز»

بازیافت پسماندهای معدنی، یکی از امتیازهای بهینه برای کشورهای دارای پتانسیل‌های موجود است و در این زمینه دانشمندان یونانی توانسته‌اند با استفاده از فناوری‌های نوین، دستاوردهای مهمی به دست آورند؛ به صورتی که با استفاده از آن می‌توان از زباله آلومینیوم، عناصر خاکی کمیاب استخراج کرد. روشی که محققان این طرح به کار می‌برند با محیط‌زیست هم سازگار است.

ویکی واسیلیادو، مهندس معدن و متالوژی می‌گوید: «هر یک تُن آلومینیوم، معادل حدود 6/1 تن سنگ معدن زباله فلز آلومینیوم تولید می‌کند که به لجن قرمز معروف است. کارخانه آلومینیوم یونان، کارخانه بازفرآوری پسماندهای به جا مانده از سنگ معدن فلز آلومینیوم یا بوکسیت در یونان است.»

واسیلیادو می‌افزاید: «این تصور وجود دارد که پسماندهای آلومینیوم دور ریختنی هستند. اما از این سنگ‌های معدن می‌توان در آینده استفاده کرد. ضایعات بوکسیت شامل عناصر باارزشی مانند آهن، تیتانیوم، سیلیکون، اسکاندیوم و فلزات خاکی کمیاب است. ما فکر می‌کنیم در آینده می‌توان تمام این عناصر را تهیه کرد.»

عناصر خاکی کمیاب، مواد با ارزشی هستند. این عناصر قادرند خواص مواد را بشدت تغییر بدهند. آلومینیم بازیافتی در ساخت توربین، خودرو، کامپیوتر، تلفن هوشمند و حتی در فناوری‌های عالی قابل استفاده است.

از سوی دیگر افتیمیوس بالومنوس، محقق ارشد دانشکده معدن و متالورژی در دانشگاه صنعتی ملی آتن می‌گوید: «در هر یک تُن از زباله بوکسیت (سنگ معدن آلومینیوم) به طور خالص 5/1 کیلوگرم عناصر خاکی کمیاب وجود دارد. یک و نیم کیلوگرم ظاهرا زیاد نیست، اما وقتی محاسبات ریاضی انجام دهید می‌بینید که سالانه از 7000 تُن از این زباله چقدر فلز کمیاب می‌توان استخراج کرد! این میزان معادل 10 درصد تقاضای سالانه اروپا برای عناصر خاکی کمیاب است.»

دانشمندان طرح تحقیقاتی توسعه بهره‌برداری پایدار از عناصر خاکی کمیاب در اروپا، در تلاشند این عناصر باارزش را به شیوه‌ای از پسماندهای آلومینیوم استخراج کنند که هم مقرون به صرفه باشد و هم سازگار با محیط‌زیست.

لوانیس پاسپالیاریس، مسئول هماهنگ کننده این طرح و استاد دانشکده معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی ملی آتن درباره مزیت این روش می‌گوید: «مزیت اصلی این روش بازیافتی این است که می‌توان عناصر خاکی کمیاب را برای استخراج انتخاب کرد. در واقع در این روش، عناصری از ماده جامد حل می‌شود که به آنها نیاز داریم. در نتیجه هم از نظر اقتصادی به صرفه است و هم به محیط‌زیست آسیب نمی‌رسد.»

در این روش به جای حلال‌هایی که معمولا به کار می‌رود از حلال‌های یونی استفاده می‌شود. ساختار مایع یونی مانند ساختار نمک طعام است. در واقع حلال یونی، نمکی است که در دمای اتاق به صورت مایع است.

دانشمندان ابتدا پودر لجن قرمز را وزن می‌کنند. یکی از دانشجوهای دکترای دانشگاه آتن درباره شیوه کار می‌گوید: «پسماند بوکسیت را وارد رآکتور حاوی حلال یونی می‌کنیم. این فرآیند شبیه فرآیند تهیه چای یا قهوه است که ماده مورد نیازتان را با استفاده از آب جدا می‌کنید.»

فرآیند حل شدن عناصر خاکی کمیاب در مایع یونی چند ساعت طول می‌کشد. مخلوط سپس از فیلتر عبور داده می‌شود تا مواد زائد جامدی را که می‌توان بعدا بازیافت کرد، از آن جدا کنند. سپس، مقداری اسید به کل محلول افزوده می‌شود تا محلول به حالت اولیه‌اش بازگردد و ماده‌ای که به دست می‌آید در نهایت عصاره‌ای با ارزش از عناصر خاکی کمیاب است.

مزیت استفاده از حلال‌های یونی نسبت به حلال‌های معمولی

مایعات یونی از چند سال پیش کاربرد گسترده‌ای در مراکز تحقیقاتی و صنایع شیمیایی دارند. این ترکیبات، جزو مواد شیمیایی سبز هستند.

پاناگیوتیس دادوریس، محقق هیدرومتالورژی از دانشگاه صنعتی ملی آتن درباره مزیت استفاده از حلال‌های یونی در طرح «تحقیقاتی توسعه بهره‌برداری پایدار از عناصر خاکی کمیاب» می‌گوید: «تمام مایعات یونی از یون تشکیل شده‌اند و مهم‌ترین مزیتشان این است که غیر قابل اشتعال و غیر فرّار هستند. در نتیجه هنگام استفاده از آنها در دمای بالا، امکان آتش‌سوزی وجود ندارد و برای سلامت هم خطری ندارند.»