นักวิจัยพบวิธีสกัด "แรร์เอิร์ธ" กลุ่มแร่หายาก จากขยะอิเล็กทรอนิกส์

แรร์เอิร์ธ (Rare Earth Elements) คือ กลุ่มของแร่ที่มีบทบาทในภาคอุตสาหกรรมเทคโนโลยีอย่างมาก หลายประเทศที่มีไว้ครอบครองต่างมีอำนาจในการควบคุมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จนมีอำนาจต่อรองทางการค้าได้เลยทีเดียว ล่าสุดนักวิจัยได้คิดค้นวิธีที่จะรีไซเคิลแรร์เอิร์ธจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อนำแร่เหล่านี้หมุนเวียนมาใช้ใหม่

แร่ในกลุ่มแรร์เอิร์ธมีอยู่ด้วยกัน 15 ชนิด แท้จริงแล้วพวกมันไม่ใช่ธาตุหายากอะไรมากนัก จากการสำรวจพบว่าปริมาณของแรร์เอิร์ธมีมากกว่าทองคำเสียด้วยซ้ำ แต่เนื่องจากแร่เหล่านี้อยู่ปะปนกันอย่างกระจัดกระจาย ทำให้การทำเหมืองเพื่อถลุงแร่ในแต่ละพื้นที่อาจได้แร่ไม่คุ้มค่าสักเท่าไร นอกจากนี้แร่ที่ถลุงได้ในแต่ละครั้งได้ออกมาในปริมาณน้อย ส่งผลให้การลงทุนในเหมืองแรร์เอิร์ธมีค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง จึงทำให้มันกลายเป็นกลุ่มที่มีคุณค่าไปโดยปริยาย

ปัจจุบันประเทศจีนเป็นประเทศที่สามารถถลุงแร่แร์เอิร์ธออกมาได้ในปริมาณมาก และมีแร่สำรองในประเทศเยอะเป็นอันดับ 1 ของโลก จึงทำให้จีนมีอำนาจในการต่อรองทางการค้ากับอีกหลายประเทศ รวมถึงสหรัฐอเมริกาด้วย เนื่องจากแรร์เอิร์ธจะถูกนำไปใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากกว่า 200 ชนิด ตั้งแต่ชิปประมวลผลไปจนถึงชิ้นส่วนในรถยนต์ไฟฟ้า Tesla เลยทีเดียว

เพราะฉะนั้น หากเราสามารถรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์ รวมถึงส่วนเหลือทิ้งจากกระบวนการถลุงแร่บางประเภท จะช่วยนำแรร์เอิร์ธกลับมาใช้ได้ใหม่ ซึ่งนอกจากจะเป็นการเพิ่มปริมาณของแรร์เอิร์ธให้แก่ภาคการผลิตอุตสาหกรรมแล้ว ยังช่วยลดปริมาณขยะและของเสียจากธรรมชาติได้อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม ก่อนหน้านี้มีความพยายามที่จะสกัดแรร์เอิร์ธออกจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้สารละลายกรดแก่ละลายส่วนประกอบอื่น ๆ ออก แต่วิธีการดังกล่าวกลับทำให้เกิดการปนเปื้อนของสารเคมีที่เป็นพิษลงสู่แหล่งน้ำ จึงไม่ได้รับความนิยมในการนำมาใช้

นักวิจัยจึงประยุกต์กระบวนการใหม่ที่เรียกว่า Joule heating ซึ่งเป็นกระบวนการที่เคยถูกใช้ในการสร้างกราฟีนขึ้นจากสารประกอบคาร์บอนประเภทอื่นด้วยความร้อนสูง โดยนักวิจัยได้วิเคราะห์แล้วว่ากระบวนการดังกล่าวสามารถประยุกต์ใช้ในการแยกแรร์เอิร์ธออกจากวัตถุดิบ 3 ประเภทนี้ ได้แก่ ขยะอิเล็กทรอนิกส์, เถ้าลอย (Fly ash - ละอองเถ้าน้ำหนักเบาได้จากการเผาถ่านหิน) และโคลนแดง (Bauxite residue - คือส่วนที่หลงเหลือจากการถลุงแยกอะลูมิเนียมออกไซด์ออกจากแร่บ็อกไซต์)

ในกระบวนการ Joule heating จะประกอบด้วยหลอดบรรจุวัตถุดิบที่จะนำมารีไซเคิล ภายในหลอดจะมีขดคาร์บอนที่สามารถนำความร้อนสูงถึง 3,000 องศาเซลเซียสได้ เมื่อกระตุ้นขดคาร์บอนภายในหลอดบรรจุจะส่งผลให้ภายในหลอดเกิดความร้อนคล้ายเตาอบ ความร้อนในระดับสูงนี้จะช่วยสกัดเอาแรร์เอิร์ธออกมาจากวัตถุดิบ 3 ชนิดที่นำมาบรรจุลงในหลอดได้ในที่สุด

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไรซ์กล่าวว่า ปัจจุบันทั่วโลกมีขยะอิเล็กทรอนิกส์และโคลนแดงเพิ่มขึ้นหลายล้านตันต่อปี ลองพิจารณาดูว่าหากสามารถสกัดแรร์เอิร์ธออกมาจากขยะหรือของเสียเหล่านี้ได้ ก็คงจะมีแรร์เอิร์ธหมุนเวียนกลับมาใช้ใหม่ได้เรื่อย ๆ อีกทั้งยังช่วยลดปริมาณขยะและของเสียในสิ่งแวดล้อมได้อีกทางหนึ่งด้วย

ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering