Bahan berbasis bio yang digunakan untuk menyelamatkan elemen tanah jarang —

Apa hubungannya tongkol jagung dan kulit tomat dengan elektronik? Keduanya dapat digunakan untuk menyelamatkan elemen tanah jarang yang berharga, seperti neodymium, dari limbah elektronik. Peneliti Penn State menggunakan partikel mikro dan nano yang dibuat dari bahan organik untuk menangkap unsur tanah jarang dari larutan berair.

Temuan mereka, tersedia online sekarang, juga akan diterbitkan dalam edisi November Jurnal Teknik Kimia.

“Produk limbah seperti tongkol jagung, bubur kayu, kapas dan kulit tomat sering berakhir di tempat pembuangan sampah atau di kompos,” kata penulis terkait Amir Sheikhi, asisten profesor teknik kimia. “Kami ingin mengubah produk limbah ini menjadi partikel skala mikro atau nano yang mampu mengekstraksi elemen tanah jarang dari limbah elektronik.”

Logam tanah jarang digunakan untuk memproduksi magnet kuat yang digunakan pada motor untuk mobil listrik dan hibrida, pengeras suara, headphone, komputer, turbin angin, layar TV, dan banyak lagi. Namun, menambang logam ini terbukti menantang dan mahal bagi lingkungan, menurut Sheikhi, karena lahan yang luas diperlukan untuk menambang logam dalam jumlah kecil sekalipun. Sebaliknya, upaya telah beralih ke daur ulang logam dari barang-barang limbah elektronik seperti komputer lama atau papan sirkuit.

Tantangannya terletak pada pemisahan logam dari sampah secara efisien, kata Sheikhi.

“Menggunakan bahan organik sebagai platform, kami menciptakan partikel mikro dan nano yang sangat fungsional yang dapat menempel pada logam seperti neodymium dan memisahkannya dari cairan yang mengelilinginya,” kata Sheikhi. “Melalui interaksi elektrostatik, bahan skala mikro dan nano bermuatan negatif mengikat ion neodymium bermuatan positif, memisahkan mereka.”

Untuk mempersiapkan percobaan, tim Sheikhi menggiling kulit tomat dan tongkol jagung dan memotong bubur kayu dan kertas kapas menjadi potongan-potongan kecil dan tipis dan merendamnya dalam air. Kemudian, mereka secara kimia mereaksikan bahan-bahan ini dengan cara yang terkontrol untuk menghancurkannya menjadi tiga fraksi berbeda dari bahan fungsional: produk mikro, partikel nano, dan biopolimer terlarut. Menambahkan produk mikro atau nanopartikel ke larutan neodymium memicu proses pemisahan, menghasilkan pengambilan sampel neodymium.

Dalam makalah terbaru ini, Sheikhi memperbaiki proses pemisahan yang ditunjukkan dalam pekerjaan sebelumnya dan mengekstraksi ukuran sampel neodymium yang lebih besar dari larutan yang kurang terkonsentrasi.

Sheikhi berencana untuk memperluas mekanisme pemisahannya ke dalam skenario dunia nyata dan bermitra dengan industri yang tertarik untuk menguji proses lebih lanjut.

“Dalam waktu dekat, kami ingin menguji proses kami pada sampel industri yang realistis,” kata Sheikhi.

“Kami juga berharap untuk menyesuaikan selektivitas bahan terhadap elemen tanah jarang dan logam mulia lainnya, seperti emas dan perak, untuk dapat memisahkannya dari produk limbah juga.”

Selain Sheikhi, Mica Pitcher, mahasiswa doktoral Penn State di bidang kimia dan penulis pertama di atas kertas; Breanna Huntington, mahasiswa sarjana Penn State di bidang teknik pertanian dan biologi; dan Juliana Dominick, mahasiswa sarjana Penn State di bidang teknik biomedis, berkontribusi pada makalah ini.

Penn State mendukung pekerjaan ini.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Negara Bagian Penn. Asli ditulis oleh Mariah Chuprinski. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

Komputasi Seluler