بازیابی لیتیوم از زبالههای صنعتی با اسفنج مولکولی چاپ سهبعدی
یک استارتاپ آمریکایی با بهرهگیری از فناوری چاپ سهبعدی و رویکردی نوآورانه در مهندسی مواد سامانهای کارتریجی برای بازیابی عناصر نادر و حیاتی از پسماندهای صنعتی و الکترونیکی توسعه داده است؛ روشی که میتواند وابستگی به زنجیرههای تأمین خارجی را کاهش دهد و دسترسی به مواد راهبردی موردنیاز صنایع پیشرفته را تسهیل کند.
به گزارش interestingengineering، شرکت Supra Elemental Recovery Inc؛ که بهعنوان یک شرکت زایشی (Spinout) از دانشگاه تگزاس در آستین شکل گرفته اعلام کرده است فناوری اختصاصی آن قادر است مواد معدنی با خلوص بالا مانند لیتیوم، کبالت، گالیوم و اسکاندیوم را از منابع داخلی پسماند استخراج کند. این عناصر نقش کلیدی در تولید نیمههادیها، باتریها، آهنرباها و سامانههای دفاعی دارند.
این استارتاپ فعالیت خود را با جذب سرمایه اولیه ۲۵۰ هزار دلاری از صندوق UT Seed Fund وابسته به برنامه Discovery to Impact آغاز کرده و قصد دارد پلتفرمی تجاری برای استخراج مواد معدنی از باطلههای معدنی، محصولات جانبی صنعتی و زبالههای الکترونیکی در سراسر ایالات متحده ارائه دهد.
پاسخ به رشد تقاضای جهانی مواد حیاتی
با گسترش صنایع تراشهسازی، الکتریکیسازی و تولید پیشرفته تقاضا برای عناصر حیاتی بهطور چشمگیری افزایش یافته است. با این حال فرآیند پالایش و جداسازی این مواد با خلوص بالا همچنان دشوار و پرهزینه محسوب میشود. روشهای رایج استخراج معمولا به تجهیزات سنگین، مواد شیمیایی خورنده و هزینههای عملیاتی بالا متکی هستند و در بسیاری موارد قادر به جداسازی موثر عناصر مشابه نیستند. این شرایط موجب شده آمریکا همچنان به زنجیرههای تامین خارجی برای مواد استراتژیک وابسته بماند.
بنیانگذاران Supra معتقدند جریانهای پسماند داخلی منبعی کمتر مورد استفاده قرارگرفته برای تأمین این عناصر هستند؛ چراکه میلیونها تن پسماند صنعتی و تجهیزات الکترونیکی دورریز حاوی مقادیر قابلتوجهی از عناصر قابل بازیابیاند، اما فناوریهای فعلی استخراج اقتصادی و پاک آنها را دشوار کردهاند.
سامانه کارتریجی چاپ سهبعدی
هسته اصلی فناوری این شرکت یک کارتریج متخلخل چاپ سهبعدی است که مانند اسفنج مولکولی عمل میکند. در این سامانه سیالات از درون کارتریج عبور میکنند و مواد هدف بهصورت انتخابی با استفاده از حلالهای سادهای مانند آب و الکل جذب میشوند. این سیستم قابلیتهای استخراج با حلال و تبادل یونی را در قالبی ماژولار و قابل استفاده مجدد ترکیب میکند.
این پلتفرم توسط تیمی چندرشتهای در دانشگاه تگزاس در آستین توسعه یافته است؛ از جمله زکریا پیج شیمیدان، مایکل کالینن متخصص نانوساخت و جاناتان سسلر از پیشگامان شیمی سوپرامولکولی. ترکیب دانش این پژوهشگران منجر به طراحی سامانهای شده که با بهرهگیری از دینامیک سیالات و تشخیص مولکولی قادر است عناصری را که معمولا جداسازی آنها دشوار است، از یکدیگر تفکیک کند.
چاپ سهبعدی بودن کارتریجها امکان سفارشیسازی برای مواد مختلف و مقیاسپذیری در محیطهای صنعتی متنوع را فراهم میکند. به گفته شرکت این انعطافپذیری به تولیدکنندگان، بازیافتکنندگان و فعالان معدنی اجازه میدهد سامانههای بازیابی متناسب با جریان پسماند خود طراحی کنند و همزمان هزینهها را کاهش دهند.
گزینهای پاکتر برای فرآوری مواد معدنی
Supra همچنین فناوری خود را جایگزینی پاکتر برای روشهای سنتی پالایش معرفی میکند. حذف مواد شیمیایی سمی و کاهش نیاز به زیرساختهای سنگین میتواند اثرات زیستمحیطی فرآوری مواد معدنی را کاهش دهد و مسیر استخراج پایدارتر عناصر حیاتی را هموار کند.
اهمیت راهبردی در زنجیره تامین
علاوه بر عملکرد فنی این شرکت به دنبال حل یک چالش راهبردی نیز هست: کاهش وابستگی آمریکا به منابع خارجی عناصر حیاتی. اختلالات زنجیره تامین و محدودیتهای صادراتی در سالهای اخیر آسیبپذیری صنایع الکترونیک، هوافضا و دفاعی را آشکار کردهاند.
به گفته مارک آرنولد، مدیر ارشد برنامه Discovery to Impact این فناوری میتواند نحوه تامین مواد کلیدی صنایع پیشرفته، هوافضا و دفاعی را متحول کند. همچنین کیتی اولمان دورهام، مدیرعامل و همبنیانگذار Supra تاکید کرده است که توان رقابتی آمریکا در تولید پیشرفته به تامین پایدار عناصر حیاتی وابسته است و این فناوری امکان بازیابی سودآور این عناصر از منابع داخلی را فراهم میکند.
راهاندازی Supra نمونهای از روند رو به رشد تجاریسازی دستاوردهای دانشگاهی است؛ روندی که در آن دانشگاهها نقش پررنگتری در تبدیل نوآوریهای آزمایشگاهی به سامانههای صنعتی و کاربردی ایفا میکنند.
انتهای پیام/
