《美国研发新工艺 从电子垃圾中提取稀土元素制汽车电池》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2020-08-19
  • 据外媒报道,美国能源部所属劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的研究人员与宾夕法尼亚州立大学(PSU)和爱达荷国家实验室(INL)合作,基于一种天然蛋白质,设计了一种新工艺,可以从低品位资源中提取和提纯稀土元素(REE),为美国实现更多元化且可持续的稀土元素业务提供了新途径。

    此种名为lanmodulin的细菌蛋白质能够一次性萃取和提纯复杂金属混合物中的稀土元素,此类复杂金属混合物包括电子垃圾和煤炭副产品等。

    稀土元素对于美国在清洁能源行业获得竞争力至关重要,因为稀土通常被用于很多高科技和国家安全设备中,包括计算机组件、大功率磁铁、风力涡轮机、手机、太阳能电池板、超导体、混合动力/电动汽车电池、LCD屏、夜视镜和可调微波谐振器。

    截至目前,提取和提纯稀土元素的化学工艺都很复杂,而且对环境有害。从电子垃圾和煤炭副产品等新来源中提取或回收稀土元素,同时使用lanmodulin等天然产品,可能会带来很大的改变。

    2018年,PSU的Joseph Cotruvo教授团队分离出了细菌蛋白质lanmodulin,并对其进行表征,表明其是唯一已知的宏螯合剂,可自然地进化,以可逆的方式隔离稀土元素。而铁或钙等经典大分子隔离元素无法选择性地隔离稀土元素。LLNL和PSU团队研究了lanmodulin溶剂的化学性以及其可用于工业应用的潜力。他们的研究提供了直接证据,证明lanmodulin特别喜欢与镧系元素(属于稀土金属)结合,同时与大多数非稀土元素的亲和力很低。

    此外,与其他化学提取法不同,此种蛋白质可以一步就从电子垃圾和燃烧前的煤炭中,定量且选择性地提取稀土元素。

  • 原文来源:https://auto.gasgoo.com/news/202008/18I70198546C409.shtml
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    • 随着科学技术的不断发展,当今世界可谓是日新月异。电子产品不断更新换代,而随着“绿色主题”的兴起,电动汽车也愈发受到人们的喜爱。有鉴于此,当前世界对锂金属的需求正呈爆 炸式增长。但陆地的锂矿资源毕竟有限,科学家们只能不断研发新技术,从其他地方提取锂资源。 近期,德国卡尔斯鲁厄理工学院(Karlsruhe Institute of Technology,简称KIT)应用地球科学研究所Jens Grimmer博士与英格勒-邦特研究所(Engler Bunte Institute)的Florencia Saravia博士,共同研发出了一种从地热中提锂的新工艺,将其命名为“Grimmer-Saravia工艺”,并为其申请了专利。 据了解,“Grimmer-Saravia工艺”主要分为两步: 1.将锂离子从热水中滤出; 2.进一步冷凝,直到锂以盐的形式沉淀出来。 KIT能源中心的科学家们表示,德国地热供暖和电力设施的热水循环系统中溶解了大量的锂资源,足以满足德国大多数电池制造商的需求。Grimmer博士说:“据我们所知,每公升地热水中锂含量高达200毫克。如果我们持续利用这种潜力,我们可以满足德国相当一部分的需求。” “锂被提取出来后,热水返回到地下,该过程不会释放有害物质,也不会破坏地热发电和热能,并可在几个小时内从地热工厂的热水循环系统中连续提取锂。”他补充说。 不同于南美盐湖卤水和澳大利亚伟晶岩中的传统提锂方法,该工艺利用了现有的地热设施来实现提锂。而且相比之下,南美卤水的富集需要几个月的时间,并且高度依赖于天气。在常规的锂生产中,强降雨会导致数周甚至数月的延迟。此外,这个新工艺还可以同时从热水中提取其他稀有元素,如铷和铯。 该研究进展的影响将是巨大的。如今,德国有许多正在运营或在建的电池厂,以满足国内汽车工业的需求。巴斯夫(BASF)去年宣布,将在勃兰登堡新建一家工厂,距离特斯拉的新工厂不远。宁德时代(CATL)也正在联邦德国图林根州埃尔福特市建造其欧洲第一家电池工厂。出于对亚洲公司主导汽车制造商电池供应的担忧,德国已拨出20亿欧元,鼓励德国企业在该国建立电池工厂。而当地的锂资源将大大推动这些计划。 据了解,莱茵河上游平原的地热资源丰富,该地区建有大量地热工厂,每年有多达数十亿公升的热水流过这些工厂。两位科学家与几个行业合作伙伴正在开发一种测试设备。第一台原型机计划在莱茵河上游平原的地热设施中安装,最初将提取几公斤碳酸锂或氢氧化锂。如果试验成功,研究人员表示他们计划建造一个大型工厂,每年可为欧洲电池制造商提供数千吨的锂。 电动汽车的批评者总说,制造电池是一个碳密集型的过程,因此许多汽车制造商现在热衷于减少制造电动汽车对环境的不利影响。如今,可持续性是大众和宝马的主要考虑因素。对这些公司来说,能够以一种几乎不影响环境的方式从当地获取锂,将是一个巨大的利好。