چرخه نهم فلزات بحرانی را به ایالات متحده منتقل می کند | اخبار MIT

تقریباً مانند تولید نفت خاورمیانه در دهه 1970 ، چین امروز بر پالایش جهانی فلزات بحرانی که به عنوان پایه و اساس اقتصاد ایالات متحده خدمت می کنند ، حاکم است. در دهه 1970 ، وابستگی نفتی آمریکا منجر به کمبودهایی شد که رشد را کند کرد و باعث افزایش سنبله ها شد. اما در دهه های اخیر ، ما فن آوری در حال شکستن روش جدیدی برای استخراج نفت ایجاد کرد و کشور را از یکی از بزرگترین واردکنندگان نفت جهان به یکی از بزرگترین صادرکنندگان تبدیل کرد.

امروزه ایالات متحده برای تأمین منابع داخلی فلزات مانند لیتیوم ، کبالت ، مس و عناصر نادر زمین که برای همه چیز برای همه چیز از باتری گرفته تا موتورهای جت و موتورهای الکتریکی مورد نیاز است ، به پیشرفت فناوری دیگری نیاز دارد. چرخه نهم فکر می کند راه حل دارد.

این شرکت توسط استادیار MIT Desirée Plata ، مدیر عامل مگان اوکانر ، و دانشمند ارشد چاد ویسیتس برای بازیابی فلزات بحرانی از زباله های صنعتی و سنگ معدن با استفاده از یک فناوری ثبت شده و بسیار کارآمد معروف به الکترو اکستراسیون تأسیس شد.

اوکانر ، که می گوید: “آمریکا یک کشور غنی از منابع است-این فقط موضوع استخراج و تبدیل آن منابع برای استفاده است. این نقش پالایش است.” “با پر کردن این شکاف در زنجیره تأمین ، ما می توانیم ایالات متحده را به بزرگترین تولید کننده فلزات بحرانی در جهان تبدیل کنیم.”

از سال گذشته ، چرخه نهم با استفاده از اولین سیستم تجاری خود در فیرفیلد ، اوهایو ، کبالت و نیکل تولید کرده است. سیستم های پالایشگاه ماژولار این شرکت ، که به جای سوخت های فسیلی از برق استفاده می شوند ، می توانند در بخشی از زمان گیاهان سنتی پالایش فلز مستقر شوند. اکنون ، چرخه نهم قصد دارد تا سیستم های مدولار خود را در سراسر ایالات متحده و اروپا مستقر کند تا زنجیره های تأمین جدیدی را برای موادی که به اقتصاد ما قدرت می دهند ، ایجاد کند.

اوکانر می گوید: “حدود 85 درصد از مواد معدنی مهم جهان در چین تصفیه شده است ، بنابراین این یک مسئله امنیت اقتصادی و ملی برای ما است.” “حتی اگر ما مواد را در اینجا معدن می کنیم – ما یک معدن نیکل عملیاتی در میشیگان داریم – ما آن را به خارج از کشور ارسال می کنیم تا تصفیه شود. این مواد به قطعات صنایع متعدد مورد نیاز هستند. همه چیز از تلفن های ما گرفته تا اتومبیل های ما تا سیستم های دفاعی ما بستگی به آنها دارد. من می خواهم بگویم مواد معدنی مهم روغن جدید هستند.”

از زباله ، فرصتی

در سال 2014 ، اوکانر و پلاتا در گفتگو با ویسیت ، آن زمان استاد دانشگاه هاروارد شرکت کردند که در آن وی با استفاده از فیلترهای الکتروشیمیایی برای از بین بردن آلاینده ها در فاضلاب دارویی بحث و گفتگو کرد. به عنوان بخشی از تحقیقات ، وی متوجه شد که این مواد با فلز برای ایجاد مس کریستالی در فیلترها واکنش نشان می دهند. پس از صحبت ، پلاتا از ویسیت پرسید که آیا او تا به حال در مورد استفاده از رویکرد جداسازی فلز فکر کرده است. او از امتحان هیجان زده نبود.

در آن زمان ، پلاتا و اوکانر در حال مطالعه فاضلاب متراکم معدنی ایجاد شده به عنوان محصول جانبی شکستگی هیدرولیک برای نفت و گاز بودند.

“فکر اصلی این بود: آیا می توانیم از این فناوری برای استخراج آن فلزات استفاده کنیم؟” اوکانر به یاد می آورد.

تمرکز به استفاده از این فناوری برای بازیابی فلزات از زباله های الکترونیکی ، از جمله منابعی مانند تلفن های قدیمی ، وسایل نقلیه برقی و ساعت های هوشمند تغییر یافت.

امروزه ، تولید کنندگان و امکانات زباله های الکترونیکی مواد پایان زندگی را خرد کرده و آن را به پالایشگاه های شیمیایی عظیم در خارج از کشور می فرستند ، که این فلز را در یک مایع مذاب گرم می کنند و آن را از طریق یک سری اسیدها و پایه ها قرار می دهند تا زباله ها را به شکل خالص فلز مورد نظر تقطیر کنند.

پلاتا توضیح می دهد: “هر یک از این اسیدها و پایگاه ها باید به عنوان کالاهای خطرناک منتقل شوند و روند ساخت آنها دارای یک گاز گلخانه ای بزرگ و ردپای انرژی است.” “این باعث می شود اقتصاد در هر چیزی جز امکانات متمرکز و متمرکز ، مربع را دشوار کند – و حتی در این صورت یک چالش است.”

ایالات متحده و اروپا به وفور از مواد قراضه پایان عمر برخوردار هستند ، اما پراکنده است و مقررات زیست محیطی گزینه های پالایش مقیاس پذیر را از غرب رها کرده است.

به جای ساخت پالایشگاه ، تیم Nth Cycle یک سیستم پالایش مدولار-با نام “صدف”-ساخته است که می تواند هزینه ها ، زباله ها و زمان به بازار را با همکاری در محل با بازیافت ، معدنچیان و تولید کنندگان کاهش دهد. صدف از برق ، بارش شیمیایی و تصفیه برای ایجاد همان مواد شیمیایی پالایش فلزی به عنوان روشهای سنتی استفاده می کند. امروزه ، این سیستم می تواند بیش از 3000 تن ضایعات در سال را پردازش کرده و برای تولید فلزات مختلف سفارشی شود.

پلاتا می گوید: “Electro Extraction یکی از پاک ترین راه ها برای بازیابی فلز است.”

چرخه نهم از وزارت انرژی ایالات متحده حمایت اولیه دریافت کرد و هنگامی که پلاتا در سال 2018 به MIT آمد ، چرخه نهم بخشی از شتاب دهنده راه اندازی STEX25 برنامه ارتباطات صنعتی MIT شد.

پلاتا توضیح می دهد: “آنچه در مورد مکانی مانند MIT بسیار مهم است ، اکوسیستم کارآفرینی و اخلاق” فناوری سخت “کمبریج است.” “این برای موفقیت چرخه نهم بسیار مهم بوده و یکی از دلایلی که ما شرکت را به منطقه بزرگ بوستون منتقل کردیم. توانایی دسترسی به استعداد و سرمایه بیمار مهم بود.”

پالایش فلزی روی

پلاتا می گوید یکی از افتخارآمیزترین لحظات کار خود در سال گذشته در مراسم پیشگامانه برای اولین بار تولید هیدروکسید مختلط هیدروکسید (نیکل و کبالت) در اوهایو برگزار شد. بسیاری از کارمندان جدید چرخه نهم در این مرکز قبلاً در امکانات اتومبیل و شیمیایی در شهر کار کرده بودند ، اما اکنون در حال کار برای آنچه که چرخه نهم می نامد ، اولین مرکز تصفیه نیکل تجاری برای ضایعات در کشور است.

پلاتا می گوید: “دید اوکانر در مورد بالا بردن مردم در حالی که اقتصاد را بالا می برد ، یک استاندارد الهام بخش از تمرین است.”

Nth Cycle دیگر سیستم های صدف را در یک مدل تجاری O’Connor به عنوان پالایش به عنوان یک سرویس توصیف می کند ، جایی که مشتریان محصول نهایی را در اختیار دارند. این شرکت به دنبال همکاری با حیاط قراضه و امکانات جمع آوری قراضه صنعتی و همچنین تولید کننده هایی است که زباله تولید می کنند.

چرخه نهم بیشتر در حال بازیابی فلزات از باتری ها است ، اما همچنین از فرآیند خود برای بازیابی کبالت و نیکل از مواد کاتالیزور خرج شده در صنعت نفت و گاز استفاده کرده است. با حرکت به جلو ، چرخه نهم امیدوار است که فرایند خود را برای بزرگترین منابع زباله همه آنها اعمال کند: معدن.

اوکانر می گوید: “جهان به مواد معدنی مهم تری مانند کبالت ، نیکل ، لیتیوم و مس نیاز دارد.” “تنها دو مکان که می توانید آن مواد را از آن استفاده کنید ، از بازیافت و استخراج معدن است ، و هر دو منبع باید از نظر شیمیایی تصفیه شوند. این جایی است که چرخه نهم در آن قرار می گیرد. بسیاری از افراد درک منفی از معدن دارند ، اما اگر شما یک فناوری دارید که می تواند ضایعات را کاهش دهد و باعث کاهش انتشار شود ، به این ترتیب که شما می توانید در مناطقی مانند ما که می خواهیم از این طریق که می خواهیم این فناوری را در غرب داشته باشیم ، معدن بیشتری پیدا کنید.