نفايات هي في الحقيقة مورد
عادة ما يُنظر إلى رماد الفحم والطين الأحمر ومخلفات المناجم على أنها مشكلات تحتاج إلى تخزين. لكنها تحتوي أيضاً على مواد يريدها العالم: السيليكا والعناصر الأرضية النادرة ومعادن حيوية أخرى.
ويقدّر أحد التقديرات وجود 11 مليون طن من العناصر الأرضية النادرة محتجزة في مكبات رماد الفحم الأمريكية، بقيمة نحو 8.4 مليارات دولار. وهذا يقارب ثمانية أضعاف الاحتياطيات الخام المحلية الحالية للبلاد. وتدخل العناصر الأرضية النادرة في المغناطيسات والإلكترونيات والبطاريات والمعدات الدفاعية، وتستورد الولايات المتحدة معظم ما تستخدمه منها.
استعارة الكيمياء من الكائنات الحية
حصل فريق بحثي بقيادة معهد ورسستر للفنون التطبيقية على جائزة بقيمة 3.3 مليون دولار من المؤسسة الوطنية للعلوم لاختبار طريقة أنظف لاستخراج تلك المعادن. ويقود الجهد الممتد خمس سنوات مينغجيانغ تاو، مع كاريك إيغلستون ويان وانغ كباحثين رئيسيين مشاركين، ومشاركة باحثين من أربع جامعات أخرى.
وتأتي الفكرة من الطبيعة. فالدياتومات والإسفنج البحري وبعض النباتات تبني هياكل سيليكا معقدة باستخدام جزيئات بيولوجية وسقالات عضوية، في درجات حرارة معتدلة ودون كيمياء قاسية. ويريد الفريق تقليد هذا السلوك لتفكيك النفايات الغنية بالسيليكا بطاقة أقل بكثير من طرق الصهر والترشيح الحالية.
وسيغطي العمل التسييليك البيولوجي وعلم المعادن الممكّن حيوياً ومسارات التفاعل التي تذيب مواد السيليكات وتعيد بنائها. وسيُستخدم النمذجة الحاسوبية والذكاء الاصطناعي لتصميم الجزيئات البيولوجية والتنبؤ بسلوكها.
من كومة النفايات إلى المنتج
لا تقتصر الخطة على إطلاق العناصر الأرضية النادرة. فالباحثون يريدون استخدام أكبر قدر ممكن من كل مجرى نفايات، وتحويل السيليكا المتبقية إلى منتجات قابلة للتسويق مثل الزجاج والسيراميك ومواد السيليكون.
وإذا نجح الأمر على نطاق واسع، فقد يقلل النهج الاعتماد على التعدين الجديد، ويخفض البصمة البيئية لإنتاج المواد، ويعزز الإمدادات المحلية من المعادن الحيوية. وسيدرس الفريق أيضاً ما إذا كانت العملية مجدية اقتصادياً للصناعة.
وخبث المعادن وحطام الخرسانة على قائمة المواد الأولية، ما يعني أن الطريقة يمكن تجربتها عبر مجموعة واسعة من المخلفات الصناعية وليس في محطات الفحم وحدها. وسيشارك طلاب من خلال برنامج البحث الغامر في معهد ورسستر.
---محامل برونزية وحديدية ملبدّة للآلات عالية الإنتاجية
تحوّل ميتالورجيا المساحيق المسحوق المعدني مباشرة إلى محمل نهائي في دورة كبس وتلبيد واحدة — شكل شبه نهائي، تقريبًا بدون خردة تصنيع، وتفاوتات تبقى ثابتة عبر ملايين القطع. تُنتج المحامل الملبدّة من Soperb من الحديد، والحديد-النحاس، والبرونز القصدي، والفولاذ المقاوم للصدأ (SS-304L)، بمسامية مُتحكَّم فيها تخزّن زيت التشحيم داخل المعدن مدى الحياة: جلبات ذاتية التشحيم تعمل بهدوء في المحركات والمضخات والمراوح والأدوات الكهربائية وعلب التروس وتجميعات السيارات، دون خط زيت للصيانة. تُصنَّف الدرجات وفقًا لمعايير DIN وMPIF وJIS وAMES وBSI BS 5600، بما في ذلك متغيرات مُدرَّجة بالجرافيت والنحاس للخدمة عالية الحمل ودرجة الحرارة العالية. قم بزيارة www.pmsnt.com لاختيار درجة حسب المعيار أو الحمل أو حجم العمود.