At bringe orden i kaotiske bobler kan gøre minedrift mere bæredygtig

En ny måde at kontrollere boblernes bevægelse på fra forskere ved Columbia Engineering kan en dag hjælpe med at adskille nyttige metaller fra ubrugeligt snavs ved at bruge meget mindre energi og vand, end der er behov for i øjeblikket.

Ved minedrift efter metaller såsom kobber, der bruges i det meste elektronik, og lithium, der bruges i mange batterier, kun en lille del af det materiale, der udvindes, er nyttigt metal, med langt de fleste bare ubrugelige smudslignende partikler.

"Vi er nødt til at adskille de nyttige metaller fra de ubrugelige partikler, og vi gør dette ved at blæse luftbobler op gennem dem, " sagde Chris Boyce, assisterende professor i kemiteknik ved Columbia Engineering. Imidlertid, "denne proces bruger en stor mængde energi og vand, forårsager klimaændringer og vandmangel, dermed skabe problemer, vi forsøger at forhindre. Vi har dette problem til dels, fordi vi i øjeblikket ikke kan kontrollere bevægelsen af ​​disse bobler."

Nu afslører Boyce og hans kolleger, at hvis de vibrerer disse partikler, mens de blæser luft op gennem dem, den normalt kaotiske bevægelse af disse bobler bliver ordnet og kontrollerbar. Vibrationerne får partiklerne til hurtigt at skifte mellem faststoflignende til væskelignende adfærd, hvilket igen hjælper med at strukturere boblerne i trekantede arrays med jævne mellemrum.

"Jeg synes, at den simple tilføjelse af vibration til at gå fra kaos til orden er smuk, " sagde Boyce. Deres undersøgelse vises den 23. august i tidsskriftet Procedurer fra National Academy of Sciences .

At have en måde at kontrollere adfærden af ​​disse bobler kan hjælpe med at skalere op og optimere separationsteknikker. "Vi forventer, at evnen til at skabe struktur i strømme kan reducere energi- og vandforbruget i minedrift samt forbedre effektiviteten af ​​mange rene energiprocesser, " sagde Boyce.

Forskerne sigter nu mod at anvende denne strukturerede bobling til bæredygtige minedriftsadskillelsesteknikker.