Thanh Thúy
Well-known member
Các nhà khoa học tại Cộng hòa Séc đã phát triển một phương pháp đột phá, chỉ sử dụng nước để tách các nguyên tố đất hiếm từ nam châm đã qua sử dụng. Công nghệ này không chỉ thân thiện với môi trường và có chi phí thấp hơn mà còn mở ra một chiến lược quan trọng giúp châu Âu và Bắc Mỹ giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng do Trung Quốc thống trị.
Bài toán địa chính trị và môi trường của đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm như neodymium và dysprosium là những vật liệu chiến lược, đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều công nghệ hiện đại, từ điện thoại thông minh, ổ cứng máy tính cho đến động cơ xe điện và tua-bin gió. Tuy nhiên, việc khai thác chúng lại là một bài toán nan giải.
Các kỹ thuật chiết xuất hiện nay tiêu tốn rất nhiều năng lượng và gây hại nghiêm trọng cho môi trường, thường để lại chất thải độc hại và có chứa cả phóng xạ. Thêm vào đó, sự thống trị của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng đất hiếm toàn cầu đã và đang làm gia tăng căng thẳng địa chính trị. Trong bối cảnh đó, "khai khoáng đô thị" – quá trình tái chế và thu hồi các nguyên tố từ các sản phẩm đã hết hạn sử dụng – đang nổi lên như một giải pháp chiến lược.
Phương pháp của nhóm nghiên cứu IOCB Prague giúp khai thác đất hiếm từ nam châm đã qua sử dụng
Phương pháp "sạch" và thông minh từ Prague
Nắm bắt được xu hướng này, một nhóm nghiên cứu tại Viện hóa học hữu cơ và sinh hóa học thuộc Viện hàn lâm Khoa học Séc (IOCB Prague) đã giới thiệu một phương pháp mới. Công trình của họ vừa được công bố trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (JACS).
Thay vì sử dụng các dung môi độc hại, kỹ thuật mới này hoạt động hoàn toàn trong môi trường nước. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại chất tạo phức (chelator) mới – một phân tử có khả năng liên kết chọn lọc với các ion kim loại. Khi được đưa vào dung dịch chứa nam châm đã được hòa tan, chất tạo phức này sẽ kết tủa neodymium một cách hiệu quả, trong khi vẫn giữ dysprosium ở lại trong dung dịch. Điều này cho phép tách rời hai nguyên tố một cách sạch sẽ và hiệu quả.
"Phương pháp của chúng tôi giải quyết các vấn đề cơ bản của việc tái chế nam châm neodymium. Quy trình rất thân thiện với môi trường và có thể hoạt động ở quy mô công nghiệp," ông Miloslav Polášek, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, giải thích.
Tương lai của "khai khoáng đô thị"
Một ưu điểm lớn của phương pháp này là tính bền vững. "Khác với nhựa, các nguyên tố hóa học không mất đi tính chất qua quá trình xử lý lặp lại, do đó quá trình tái chế rất bền vững và có thể hỗ trợ cho việc khai khoáng truyền thống," ông Polášek nói thêm.
Công nghệ của các nhà nghiên cứu tại IOCB Prague đã được cấp bằng sáng chế. Hiện tại, họ đang chờ kết quả từ các nghiên cứu về tính khả thi nhằm áp dụng phương pháp này vào thực tiễn ở quy mô công nghiệp.
Nếu thành công, đột phá này có thể đóng một vai trò then chốt trong việc giúp các quốc gia phương Tây xây dựng một nguồn cung đất hiếm nội địa, giảm thiểu tác động môi trường và tăng cường an ninh chuỗi cung ứng cho các ngành công nghệ cao trong tương lai.
Bài toán địa chính trị và môi trường của đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm như neodymium và dysprosium là những vật liệu chiến lược, đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều công nghệ hiện đại, từ điện thoại thông minh, ổ cứng máy tính cho đến động cơ xe điện và tua-bin gió. Tuy nhiên, việc khai thác chúng lại là một bài toán nan giải.
Các kỹ thuật chiết xuất hiện nay tiêu tốn rất nhiều năng lượng và gây hại nghiêm trọng cho môi trường, thường để lại chất thải độc hại và có chứa cả phóng xạ. Thêm vào đó, sự thống trị của Trung Quốc trong chuỗi cung ứng đất hiếm toàn cầu đã và đang làm gia tăng căng thẳng địa chính trị. Trong bối cảnh đó, "khai khoáng đô thị" – quá trình tái chế và thu hồi các nguyên tố từ các sản phẩm đã hết hạn sử dụng – đang nổi lên như một giải pháp chiến lược.
Phương pháp của nhóm nghiên cứu IOCB Prague giúp khai thác đất hiếm từ nam châm đã qua sử dụng
Phương pháp "sạch" và thông minh từ Prague
Nắm bắt được xu hướng này, một nhóm nghiên cứu tại Viện hóa học hữu cơ và sinh hóa học thuộc Viện hàn lâm Khoa học Séc (IOCB Prague) đã giới thiệu một phương pháp mới. Công trình của họ vừa được công bố trên tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (JACS).
Thay vì sử dụng các dung môi độc hại, kỹ thuật mới này hoạt động hoàn toàn trong môi trường nước. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại chất tạo phức (chelator) mới – một phân tử có khả năng liên kết chọn lọc với các ion kim loại. Khi được đưa vào dung dịch chứa nam châm đã được hòa tan, chất tạo phức này sẽ kết tủa neodymium một cách hiệu quả, trong khi vẫn giữ dysprosium ở lại trong dung dịch. Điều này cho phép tách rời hai nguyên tố một cách sạch sẽ và hiệu quả.
"Phương pháp của chúng tôi giải quyết các vấn đề cơ bản của việc tái chế nam châm neodymium. Quy trình rất thân thiện với môi trường và có thể hoạt động ở quy mô công nghiệp," ông Miloslav Polášek, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, giải thích.
Tương lai của "khai khoáng đô thị"
Một ưu điểm lớn của phương pháp này là tính bền vững. "Khác với nhựa, các nguyên tố hóa học không mất đi tính chất qua quá trình xử lý lặp lại, do đó quá trình tái chế rất bền vững và có thể hỗ trợ cho việc khai khoáng truyền thống," ông Polášek nói thêm.
Công nghệ của các nhà nghiên cứu tại IOCB Prague đã được cấp bằng sáng chế. Hiện tại, họ đang chờ kết quả từ các nghiên cứu về tính khả thi nhằm áp dụng phương pháp này vào thực tiễn ở quy mô công nghiệp.
Nếu thành công, đột phá này có thể đóng một vai trò then chốt trong việc giúp các quốc gia phương Tây xây dựng một nguồn cung đất hiếm nội địa, giảm thiểu tác động môi trường và tăng cường an ninh chuỗi cung ứng cho các ngành công nghệ cao trong tương lai.