Chất thải thực sự là một nguồn tài nguyên
Tro than, bùn đỏ và quặng đuôi mỏ thường được coi là những vấn đề cần lưu trữ. Chúng cũng chứa các vật liệu mà thế giới mong muốn: silica, đất hiếm và các khoáng sản quan trọng khác.
Một ước tính cho thấy 11 triệu tấn đất hiếm bị mắc kẹt trong các bãi chôn lấp tro than của Mỹ, trị giá khoảng 8,4 tỷ USD. Con số này gần gấp tám lần trữ lượng thô trong nước hiện tại của nước này. Đất hiếm nằm trong nam châm, thiết bị điện tử, pin và thiết bị quốc phòng, và Mỹ nhập khẩu phần lớn những gì họ sử dụng.
Mượn hóa học từ sinh vật sống
Một nhóm nghiên cứu do Viện Bách khoa Worcester dẫn đầu đã nhận được giải thưởng 3,3 triệu USD từ Quỹ Khoa học Quốc gia để thử nghiệm một cách sạch hơn để chiết xuất những khoáng sản đó. Nỗ lực kéo dài năm năm này do Mingjiang Tao lãnh đạo, với Carrick Eggleston và Yan Wang là đồng điều tra viên chính, và các nhà nghiên cứu từ bốn trường đại học khác tham gia.
Ý tưởng đến từ tự nhiên. Tảo cát, bọt biển và một số loài thực vật xây dựng các cấu trúc silica phức tạp bằng cách sử dụng các phân tử sinh học và giàn giáo hữu cơ, ở nhiệt độ ôn hòa và không cần hóa chất khắc nghiệt. Nhóm nghiên cứu muốn sao chép hành vi đó để phân hủy chất thải giàu silica với năng lượng ít hơn nhiều so với các phương pháp nấu chảy và rửa trôi hiện nay.
Công việc sẽ bao gồm quá trình silic hóa sinh học, luyện kim hỗ trợ sinh học và các con đường phản ứng hòa tan và tái tạo vật liệu silicat. Mô hình tính toán và trí tuệ nhân tạo sẽ được sử dụng để thiết kế các phân tử sinh học và dự đoán hành vi của chúng.
Từ đống chất thải đến sản phẩm
Kế hoạch không chỉ là giải phóng đất hiếm. Các nhà nghiên cứu muốn sử dụng càng nhiều càng tốt mỗi dòng chất thải, biến silica còn lại thành các sản phẩm có thể bán được như thủy tinh, gốm sứ và vật liệu silicone.
Nếu thành công ở quy mô lớn, phương pháp này có thể cắt giảm sự phụ thuộc vào khai thác mới, giảm dấu chân môi trường của sản xuất vật liệu và tăng cường nguồn cung khoáng sản quan trọng trong nước. Nhóm nghiên cứu cũng sẽ nghiên cứu liệu quy trình này có ý nghĩa kinh tế đối với ngành công nghiệp hay không.
Xỉ luyện kim và mảnh vụn bê tông nằm trong danh sách nguyên liệu đầu vào, nghĩa là phương pháp này có thể được thử nghiệm trên nhiều loại phế liệu công nghiệp khác nhau thay vì chỉ tại các nhà máy than. Sinh viên sẽ tham gia thông qua chương trình nghiên cứu chuyên sâu của WPI.
---Bạc đạn đồng và sắt thiêu kết cho máy móc khối lượng lớn
Luyện kim bột biến bột kim loại trực tiếp thành bạc đạn hoàn chỉnh trong một chu trình ép và thiêu kết — hình dạng gần hoàn thiện, hầu như không có phế liệu gia công và dung sai ổn định qua hàng triệu chi tiết. Bạc đạn thiêu kết của Soperb được sản xuất bằng sắt, sắt-đồng, đồng thiếc và thép không gỉ (SS-304L), với độ xốp được kiểm soát giúp lưu trữ dầu bôi trơn bên trong kim loại suốt vòng đời: ống lót tự bôi trơn hoạt động êm ái trong động cơ, máy bơm, quạt, dụng cụ điện, hộp số và cụm lắp ráp ô tô, không cần đường dầu để bảo trì. Các cấp được lập danh mục theo tiêu chuẩn DIN, MPIF, JIS, AMES và BSI BS 5600, bao gồm các biến thể có than chì và đồng cho nhiệm vụ tải cao và nhiệt độ cao. Truy cập www.pmsnt.com để chọn cấp theo tiêu chuẩn, theo tải hoặc theo kích thước trục.