有關(guān)研究人員開(kāi)發(fā)了一種工藝，可以幫助從磷石膏中提取稀土元素，磷石膏是肥料生產(chǎn)的副產(chǎn)品。

在科學(xué)家看來(lái)，迫切需要這樣一個(gè)過(guò)程，因?yàn)閺膹?fù)合礦物中提取 REE 的常規(guī)技術(shù)通常是能源密集型的，并且會(huì)產(chǎn)生大量的碳排放，而大部分稀土在其他工業(yè)廢物中流失。

“今天，估計(jì)有 200,000 噸稀土元素被困在達(dá)州未經(jīng)加工的磷石膏廢物中，”與共同首席調(diào)查員史瑞在一份媒體聲明中說(shuō)。

Greenlee 解釋說(shuō)，磷石膏通過(guò)管道輸送到溝渠和池塘中進(jìn)行無(wú)限期儲(chǔ)存。

“由于與放射性物種相關(guān)的挑戰(zhàn)以及分離單個(gè)元素的困難，這種稀土元素的來(lái)源目前尚未開(kāi)發(fā)，”她說(shuō)?！霸擁?xiàng)目的愿景是發(fā)現(xiàn)新的分離機(jī)制、材料和工藝，從化肥行業(yè)的廢物流中回收有價(jià)值的資源，包括稀土元素、化肥和清潔水，為可持續(xù)的國(guó)內(nèi)稀土供應(yīng)鋪平道路要素和可持續(xù)的農(nóng)業(yè)部門?！?/span>

磷石膏是在將磷礦石加工成肥料時(shí)形成的，并且含有少量天然存在的放射性元素，例如鈾和釷。由于這種放射性，副產(chǎn)品會(huì)被無(wú)限期儲(chǔ)存，儲(chǔ)存不當(dāng)會(huì)污染土壤、水和大氣。

為了收集磷石膏中捕獲的稀土元素，研究人員提出了一種使用工程肽的多階段工藝，能夠通過(guò)專門的膜精確識(shí)別和分離稀土元素。 

“個(gè)別稀土元素具有相似的尺寸和相同的形式電荷，因此傳統(tǒng)的膜分離機(jī)制是不夠的，”格林利說(shuō)?！斑@項(xiàng)研究的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)支持肽離子選擇性的機(jī)制，并利用這些機(jī)制設(shè)計(jì)一類新的高選擇性膜?！?/span>

Case Western Reserve 的團(tuán)隊(duì)的任務(wù)是開(kāi)發(fā)分子以鎖定特定的稀土元素。他們的設(shè)計(jì)將以克萊姆森正在進(jìn)行的計(jì)算建模工作為指導(dǎo)。肽開(kāi)發(fā)完成后，Greenlee 將研究它們?cè)谒芤褐械淖饔?，?Shi 將使用系統(tǒng)分析工具，包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和生命周期評(píng)估，來(lái)評(píng)估擬議的稀土元素回收的環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)可行性系統(tǒng)在各種設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件下。

“我們希望擺脫當(dāng)前的環(huán)境影響，使其更具可持續(xù)性，我們可以通過(guò)將基礎(chǔ)研究和實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的結(jié)果轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)級(jí)的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)影響來(lái)做到這一點(diǎn)，”施說(shuō)。“然后，我們可以將可持續(xù)性結(jié)果重新整合到設(shè)計(jì)中，以指導(dǎo)未來(lái)的研究目標(biāo)，同時(shí)推進(jìn)稀土元素回收和磷石膏加工?！?/span>

施指出，擬議的項(xiàng)目將補(bǔ)充亞州立大學(xué)的另一項(xiàng)研究，該研究側(cè)重于使用天然存在的蛋白質(zhì)分子從其他工業(yè)廢物來(lái)源中提取成組的稀土元素。 

“對(duì)于我們的項(xiàng)目，假設(shè)與與稀土元素結(jié)合的肽相關(guān)的水分子重組，我們可以根據(jù)單個(gè)稀土元素精確控制重組，使其更有效，”格林利解釋說(shuō)，并指出她的團(tuán)隊(duì)將通過(guò)使用 X 射線吸收光譜來(lái)驗(yàn)證分子在結(jié)合時(shí)如何交換原子，從而在原子水平上檢查相互作用。

“通過(guò)建模和實(shí)驗(yàn)，我們將繼續(xù)迭代以確保我們了解分子如何協(xié)同工作?！?/span>