شرکت «Phoenix Tailings» که توسط فارغ‌التحصیلان دانشگاه فناوری ماساچوست آمریکا تاسیس شده است، در حال توسعه زنجیره‌های تامین برای تولید عناصر نادر خاکی است که این مسئله تاثیر چشمگیری در گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر خواهد داشت.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌آنلاین» و به‌ نقل از موسسه فناوری ماساچوست، شرکت «Phoenix Tailings» قصد دارد از فناوری‌های مدرن برای استفاده از باطله‌های معدنی در تولید مواد معدنی حیاتی استفاده کند.

گذار به انرژی‌های تجدیدپذیر با تولید و تامین فلزات مختلف گره خورده است. واضح است که در توسعه نیروگاه‌های بادی، پنل‌های خورشیدی و خودروهای الکتریکی به مس، روی و نیکل بیشتری در مقایسه با نیروگاه‌های مبتنی بر گاز نیاز خواهد بود. همچنین، مسلم است که برای تولید آهن‌رباهای دائمی مورد استفاده در ساخت توربین‌های بادی و موتور خودروهای الکتریکی باید از حجم زیادی از عناصر فلزی با ویژگی‌هایی استثنایی که عناصر نادر خاکی نامیده می‌شوند، استفاده کرد.

در حال حاضر چین سهم حدود ۶۰ درصدی را در فرآوری عناصر نادر خاکی در سطح جهان در اختیار دارد. با توجه به پیش‌‌بینی‌های انجام شده در خصوص افزایش چشمگیر تقاضا برای این عناصر، جو بایدن در آغاز دولت خود اعلام کرد که اقداماتی را در جهت تقویت زنجیره تامین عناصر نادر خاکی در آمریکا و سایر کشورهای هم‌پیمان خود انجام می‌دهد.

در حال حاضر حجم زیادی از ذخایر عناصر نادر خاکی در آمریکا و سایر نقاط جهان وجود دارد. نکته مهم در این رابطه این است که عناصر نادر خاکی با حجم زیادی از باطله‌های معدنی ترکیب شده‌اند. شرکت «Phoenix Tailings» با آگاهی از این مسئله قصد دارد به کمک فناوری‌های جدید، حجم استخراج مواد معدنی حیاتی از جمله عناصر نادر خاکی و نیکل را از باطله‌های معدنی افزایش دهد. این شرکت از آب و حلال‌های قابل بازیافت برای جمع‌آوری فلز اکسید شده استفاده می‌کند.

طبق اعلام شرکت «Phoenix Tailings»، واحد تولید در مقیاس آزمایشگاهی این شرکت واقع در شهر ووبورن، ایالت ماساچوست آمریکا تنها واحد تولیدکننده عناصر نادر خاکی در جهان به شمار می‌رود که تولید کربن آن صفر است. در روش تولید این عناصر نادر خاکی از جریان الکتریسیته استفاده می‌شود اما شرکت نامبرده در حال حاضر برق مورد نیاز خود برای این کار را از طریق انرژی‌های تجدیدپذیر تامین می‌کند.

انتظار می‌رود تولید عناصر نادر خاکی به وسیله روش یاد شده توسط شرکت مذکور تا سال ۲۰۲۶، به بیش از سه هزار تن برسد که معادل حدود ۷ درصد از کل تولید عناصر نادر خاکی ایالات متحده آمریکا در سال ۲۰۲۳ است.

اکنون با حمایت وزارت انرژی آمریکا، شرکت «Phoenix Tailings» قصد دارد تنوع فلزات تولید شده از باطله‌های معدنی از طریق روش مذکور را افزایش دهد. از همین رو، انتظار می‌رود وزارتخانه مذکور با اختصاص بودجه به این شرکت از ساخت دومین مرکز تولید فلزات حیاتی در آمریکا حمایت کند.

آن‌طور که به نظر می‌رسد، اقدام موسسان شرکت «Phoenix Tailings» در تولید مواد معدنی حیاتی با استفاده از باطله‌های معدنی پیامدهایی را از لحاظ ژئوپلیتیکی به دنبال خواهد داشت.

توماس ویلالون، یکی از موسسان شرکت «Phoenix Tailings» بر این باور است که تولید مواد اولیه حیاتی در خاک آمریکا، یک امتیاز ویژه برای این کشور خواهد بود؛ چراکه وابستگی آمریکا به کشورهای دیگر را برای تامین مواد اولیه مورد نیاز خود کاهش خواهد داد.

به گفته وی، شرکت مذکور در حال حاضر تمرکز خود را بر روی توسعه نسل بعدی فناوری مورد استفاده در تولید فلزات حیاتی از باطله‌های معدنی قرار داده است.

ویلالون خاطرنشان کرد: شرکت «Phoenix Tailings» تا حد ممکن از فناوری‌هایی در تولید این مواد استفاده خواهد کرد که بیشترین سازگاری را با محیط زیست داشته باشند.

در تلاش برای یافتن راه‌حلی برای مشکل فرایند برق‌رسانی

ویلالون پس از گذراندن واحد درسی «مقدمه‌ای بر شیمی حالت جامد» در اولین سال تحصیلی خود در دانشگاه فناوری ماساچوست آمریکا، به شیمی و علم مواد علاقه‌مند شد.

وی در ترم آخر دانشگاه خود موفق شد در یکی دیگر از بخش‌های زیر‌مجموعه دانشگاه فناوری ماساچوست آمریکا که در مقیاس گسترده از فرایند الکتروشیمیایی در فرایند کربن‌زدایی در صنعت فولاد استفاده می‌کند، مشغول به کار شود.

نخستین تجربه کاری ویلالون باعث شد وی که در رشته علوم و مهندسی مواد تحصیل کرده بود، به فکر ایجاد فرایندهای متالورژی پایدارتر از لحاظ سازگاری با محیط زیست بیفتد. ملاقات تصادفی ویلالون با نیک مایرز در سال ۲۰۱۸، وی را بر آن داشت که ایده خود را عملی کند.

ویلالون با اشاره به این موضوع، بیان کرد: در آن زمان در خصوص موضوع مشکلات فرایند برق‌رسانی و سایر مشکلات مرتبط با آن در سطح جهان با نیک مایرز گفت‌وگو کردم. گاهی بحث‌های میان ما به اندازه‌ای عمیق می‌شد که به موضوعاتی همچون چگونگی تهیه مواد اولیه مورد نیاز در آمریکا و تامین برق مورد نیاز برای استفاده از این مواد در بخش تولید کشیده می‌شد.

وی در یکی از همین گفت‌وگوهای خود با نیک مایرز اعلام کرده بود که دوست دارد نقشی مثبت در رفع مشکلات بخش تولید آمریکا ایفا کند و  اظهار داشت: در آن لحظه، نیک مایرز گمان می‌کرد من تنها افکار خود را بیان می‌کنم و این ایده‌ها فی‌البداهه هستند.

سرانجام هر دو نفر تصمیم گرفتند که ایده‌هایی که زمانی تصور می‌شد تنها فکر و خیال هستند را عملی کنند. در همین راستا، ویلالون همکلاسی سابق خود یعنی چائو در دانشگاه فناوری ماساچوست و نیک مایرز، یکی از همکاران سابق خود یعنی بالادون را برای عملیاتی‌سازی این ایده‌ها دور یکدیگر جمع کردند. این چهار نفر در ابتدا آزمایش‌هایی برای تولید عناصر نادر خاکی از باطله‌های معدنی را آغاز کردند و به موفقیت‌های خوبی نیز در همین زمینه دست یافتند.

بنیانگذاران شرکت «Phoenix Tailings» در راستای رسیدن به اهداف خود از خدمات مشاور‌ه‌ای سرویس«Venture Mentoring Service» متعلق به دانشگاه ماساچوست بهره بردند. در میانه راه، موسسان این شرکت دوره «I-Corps» در بنیاد ملی علوم ایالات متحده آمریکا را با موفقیت به اتمام رساندند.

این چهار نفر پس از تهیه پیش‌نویس یک نسخه از طراحی سیستم تولید عناصر نادر خاکی از باطله‌های معدنی، حجمی از این باطله‌ها را برای انجام آزمایش‌های مربوطه خریداری کردند. سپس یک واحد آزمایشگاهی کوچک برای این کار در حیاط خانه ویلالون راه‌اندازی شد. حتی این چهار نفر مجبور شدند وسایل آزمایشگاهای مورد نیاز خود را به صورت امانت از آزمایشگاه‌های دیگر در آمریکا تهیه کنند. سرانجام پس از تلاش‌های مکرر، آن‌ها موفق شدند حجم کوچکی از کنسانتره عناصر نادر خاکی که از قضا حجم زیادی از آهن نیز در آن بود را تولید کنند.

در حال حاضر شرکت نامبرده یک واحد تولیدی را در شهر ووبورن ایالت ماساچوست راه‌اندازی کرده که حجم زیادی از باطله‌های معدنی غنی از عناصر نادر خاکی را در دمایی حدود یک هزار و ۳۰۰ درجه فارنهایت فرآوری می‌کند. در این فرایند از جریان برق برای تولید کنسانتره عناصر نادر خاکی استفاده می‌شود و حجم بسیار کمی از باطله‌های مورد استفاده در فرایند تولید همچنان به عنوان مواد زائد باقی خواهد ماند.

تمرکز بر توسعه فناوری تولید مواد معدنی حیاتی

ویلالون مطرح کرد: این فرایند تولید عناصر نادر خاکی در مقایسه با سایر روش‌های تولید دیگر این عناصر، صرفه اقتصادی بالاتری دارد و هیچ محصول جانبی سمی با استفاده از فناوری مذکور تولید نمی‌شود؛ البته زمانی که از منابع انرژی تجدیدپذیر برای تولید برق استفاده می‌شود، میزان کربن تولیدی به صفر خواهد رسید.

در حال حاضر در واحد تولیدی شرکت نامبرده چندین عنصر نادر خاکی از جمله نئودیمیوم و دیسپروزیوم که در تولید آهن‌رباهای دائمی به‌کار می‌روند، برای مشتریان تولید می‌شود. از این آهن‌رباهای دائمی می‌توان در تولید توربین‌های بادی، موتور خودروهای الکتریکی و تولید ابزارهای مورد نیاز در صنایع نظامی استفاده کرد.

لازم به ذکر است که شرکت «Phoenix Tailings» از طریق طرح «ARPA-E» وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا موفق شده است دو کمک‌هزینه مالی به ارزش بیش از دو میلیون دلار دریافت کند. این کمک‌هزینه که در سال ۲۰۲۳ دریافت شد، در توسعه سیستمی برای استخراج نیکل و منیزیم از باطله‌های معدنی استفاده شد. این شرکت از آخرین کمک‌هزینه‌ای که دریافت کرده، در تولید آهن از باطله‌های معدنی با میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای صفر بهره برده است.

طبق آخرین بیانیه شرکت نامبرده، فناوری توسعه داده شده این شرکت سازگاری لازم برای تولید طیف گسترده‌ای از مواد معدنی حیاتی را داراست. گفتنی است استخراج و فرآوری سنگ‌های معدنی، سالانه موجب تولید حدود ۱٫۸ میلیارد تن باطله معدنی در ایالات متحده آمریکا می‌شود.

ویلالون در پایان یادآور شد: این شرکت قصد دارد از تجربه خود در توسعه فناوری مورد استفاده در تولید عناصر نادر خاکی، در سایر حوزه‌های معدنی استفاده کند و توسعه دیگر فناوری‌های مورد نیاز در بخش معدن را در دستور کار قرار دهد که البته مواد اولیه لازم برای انجام این کار از خاک آمریکا تامین می‌‎شود.

انتهای پیام//