Kornmarker kunne spille en rolle i genbrug af gammel elektronik

En ny biokemisk udvaskningsproces er blevet udviklet, der bruger majskomfur som råmateriale, og genvinder værdifulde sjældne jordarters metaller fra elektronisk affald.

Det er ikke noget nyt for Iowans, at majs og dets biprodukter kan bruges til højteknologiske applikationer lige fra bioplast til ethanol. At bruge majskomfurer til, hvad der i bund og grund er en minedrift, kan virke som en strækning selv for Iowa – verdens største producent af majs – men den nye proces bruger faktisk komfur som en nøgleingrediens. Forskningen blev ledet af U.S. Department of Energy's Critical Materials Institute (CMI) med hovedkvarter på Ames Laboratory på Iowa State University campus, og udført af forskere ved Idaho og Lawrence Livermore National Laboratories, og Purdue University.

David Reed, Yoshiko Fujita, og Vicki Thompson kommer fra Idaho National Laboratory's Biological and Chemical Processing Department, og er forskere for Institut for Kritiske Materialer. De er en del af et CMI-team, hvis arbejde er viet til at finde en måde at tackle et voksende miljø- og produktionsforsyningsproblem - den stadigt stigende mængde af elektronisk affald, som kasserede mobiltelefoner og harddiske, og potentialet for genvinding og genanvendelse af høj efterspurgte sjældne jordarters metaller til at blive brugt igen i fremstillingen.

Hydrometallurgi er en flydende kemisk proces, der bruges til at udvinde metaller fra malme, genbrugt, eller restmaterialer. Men traditionelle udvaskningsmetoder, der allerede er i brug af mineindustrien, er ikke et godt valg til genbrugs- og genvindingsmetoder af en række årsager, sagde Thompson, der er Distinguished Staff Engineer hos INL.

"De er typisk svovlsyrebaserede, hvilket er en miljørisiko, og brug varme og tryk, hvilket gør dem dyre, " sagde hun. "Fra både et miljømæssigt og økonomisk perspektiv, vi havde brug for at finde en mere effektiv proces."

De fandt det ved at udnytte evnerne hos en stamme af Gluconobacter-bakterier, en syreproducerende mikrobe.

"De har udviklet sig over milliarder af år, " sagde Thompson. "De var ikke beregnet til dette arbejde, men de gør et pokkers godt stykke arbejde." De resulterende organiske syrer er en af ​​de aktive ingredienser til at opløse og udvinde sjældne jordarters metaller fra affaldsmaterialer. Men bakterierne sulter lidt. ting, og som deres navn antyder, de kan lide det søde - glukose, eller sukker.

"De trives i et sukkerrigt miljø. De kan lide simple sukkerarter, der er nemme at spise, let at nedbryde, ligesom vi kan lide Twinkies og donuts, " sagde Reed, hovedforskeren, der leder forskningen. "Men raffineret glukose tegner sig for 44 procent af udgifterne til denne genvindingsmetode, så vi begyndte at lede efter billigere alternativer."

Fujita, hvem er den ledende videnskabsmand for CMI's forskningsindsats om miljømæssig bæredygtighed, sagde, at gruppen henvendte sig til at undersøge landbrugsaffaldsstrømme som kartoffelskræller og æblevand (lokalt for forskerne og rigeligt i Idaho) og majskomfur (lokalt i CMI-hovedkvarteret i Iowa) for at omdanne til de basale sukkerarter, der er nødvendige for at fodre metalminebakterierne . Majskomfur var vinderen, er relativt let at omdanne til brugbare sukkerarter, og konkurrencedygtige omkostninger for kommercialisering i større skala.

"CMI ved, at det er nødvendigt at opfinde løsninger på kritiske materialeudfordringer, som er økonomisk og miljømæssigt bæredygtige, " sagde CMI-direktør Alex King. "I dette tilfælde, at opfylde disse nationale mål kan også gavne Iowas landmænd."