“人造电场”降低开采污染

稀土元素的开采现场。图片来源：Joe Buglewicz

一项研究提出，生产智能手机和电动汽车所需要的稀土元素可以通过人为制造“电场”更加环保地从地下提取。1月6日，相关研究成果发表于《自然-可持续》。

如今，电子产品中的大多数稀土元素都是通过使用有毒化学物质从矿石中开采并提取的。在开采过程中，会产生数千吨化学废弃物，污染附近的地下水和土壤。然而，如果使用“人造电场”将这些元素集中到一起，就可以减少对环境有害的化学物质的需求。

“想象一群人被定向灯引导穿过迷宫的场景，稀土元素也可以从矿石中被电场驱赶到特定的收集点。”论文作者、中国科学院广州地球化学研究所研究员朱建喜说，“这一方式不仅确保了高效开采，而且对环境的破坏较小。”

为此，中国科学院院士何宏平与朱建喜带领团队开发了柔性片状塑料电极，每个电极宽10厘米，长度可定制，由可以导电的非金属材料制成。在中国南方的一个稀土矿床，他们将176个这样的电极插入岩石22米深的单个钻孔。

接下来，他们将硫酸铵注入矿石孔中，以溶解和分离出的稀土元素作为带电离子激活电极，在带正电和带负电的电极之间产生电场。电场使稀土元素向带正电的电极移动并聚集在一起。然后，他们将这些元素转移到处理池中，进行额外的纯化及分离。

研究人员发现，这种方法能够大大减少提取稀土元素时使用的有害化学物质数量，相关的氨排放量减少了95%。这有助于防止稀土开采活动污染附近的水和土壤环境。

朱建喜说，该研究结果显示，从5000吨土方规模的稀土矿中提取稀土元素的效率达到了95%以上，而通过化学方式提取通常只能达到40%～60%。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41893-024-01501-9