주목할 만한: 중요한 희토류 원소를 추출하는 환경 친화적인 방법

[이매진]

주목할 만한: 중요한 희토류 원소를 추출하는 환경 친화적인 방법

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Remarkable: An eco-friendly way to extract critical rare earth elements

홍합에서 영감을 받은 새로운 나노셀룰로오스 코팅(MINC).

에 의해프란잘 메하르

2023년 8월 10일 오후 7:08 IST

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바위와 같은 수중 표면에 달라붙는 홍합의 독특하고 놀라운 능력은 중요한 희토류 원소를 추출하는 새롭고 보다 효율적이며 환경 친화적인 방법에 영감을 주었습니다. 크레딧: Sheikhi Lab/Penn State 제공.

희토류 원소(REE)는 청정 에너지에서 중요한 역할을 합니다. 풍력 터빈의 가볍고 효율적인 배터리 및 필수 구성 요소를 생산하는 데 필수적입니다.

반대로, 이러한 금속을 추출하는 전통적인 방법은 서식지 파괴, 수질 및 대기 오염과 같은 환경 문제와 이러한 요소를 추출하고 처리하는 데 높은 에너지 요구 사항을 유발합니다.

Penn State 연구원들은 이 수수께끼에 대한 해결책을 찾기 위해 홍합의 끈적함을 영감으로 사용했습니다. 연구원들은 이 천연 접착제를 모방하여 새로운 홍합에서 영감을 받은 나노 셀룰로오스 코팅(MINC)을 만들었으며 많은 에너지를 소비하지 않고 산업 폐수 와 같은 2차 출처에서 REE를 회수할 수 있는 "놀랍고도 놀라운" 능력을 보여주었습니다. .

홍합은 홍합 단백질에서 발견되는 카테콜 기반 분자의 접착 특성 덕분에 수중 표면에 달라붙을 수 있습니다. 이것은 작고 끈적거리며 털이 많은 셀룰로오스 나노결정으로 구성된 MINC에 반영됩니다. 도파민 매개 광고 레이어 생성은 MINC를 기판에 적용하는 데 사용됩니다. MINC는 표면에 얇은 분자 코팅을 생성하는 화학 반응 덕분에 다양한 기판에 접착될 수 있습니다.

주 저자인 화학 공학 및 생의학 공학 조교수 Amir Sheikhi는  "MINC 접근 방식은 기존 추출 방법에 대한 지속 가능하고 환경 친화적인 대안을 제공하여 환경 발자국을 최소화하고 중요한 요소의 장기적인 가용성에 기여합니다. .”

연구원들은 특정 REE, 네오디뮴을 추출하기 위해 MINC를 적용하는 데 주로 집중했습니다. 그러나 희토류 원소의 "희귀한" 부분은 산업 폐기물 재활용과 같은 2차 출처에서 추출해야 하는 이 필수 원소의 준비된 공급이 없기 때문에 네오디뮴에 특히 해당됩니다. Sheikhi는 이것이 비효율적이고 에너지 소모적일 수 있다고 주장합니다.

REE는 MINC 코팅에 의해 물 밖으로 나오며, 이는 요소가 ppm으로만 존재하는 경우에도 자석이 철에 해당하는 네오디뮴에 해당합니다.

Sheikhi는  “네오디뮴 추출의 어려움은 저농도에서 효율적이고 선택적으로 제거하는 데 있습니다. 이 연구에서 제시된 MINC는 이전 방법의 한계를 극복하여 네오디뮴 제거에 대한 향상된 선택성과 용량을 제공합니다.”

"이러한 선택성은 MINC가 나트륨 및 칼슘과 같은 바람직하지 않은 원소를 회수하는 것을 피할 수 있도록 합니다. 이는 네오디뮴을 추가로 정제하기 위해 여과해야 하는 경우 시간과 에너지를 낭비할 것입니다."

"대중과 사회는 청정 에너지 기술 개발 뿐만 아니라 새로운 의료 및 전자 장치를 만드는 데 중요한 요소인 네오디뮴의 가용성 증가 가능성을 통해 이 작업으로부터 이익을 얻을 것입니다 ."

과학자들은 MINC 방법이 다른 REE를 추출하는 데 어떻게 작용할 수 있는지 추가로 조사할 계획입니다.

이 연구는 기존 기술을 발전시키고 네오디뮴 회수에 대한 지속 가능하고 효과적인 접근 방식을 제공함으로써 공급 부족 문제를 해결하는 데 도움을 줍니다. 결과적으로 이 기술이 언젠가 추가 REE 복구 프로젝트에 적용될 가능성이 커집니다.