美國研究人員正在尋找方法減少對外國供應鏈的依賴，這些供應鏈對於清潔能源、電子產品及國防至關重要。南達科他州科技學院的兩位教授發展出一種從廢棄的煤礦廢料中提取稀土元素的方法，這些廢料包括通常被丟棄或長期儲存的覆土和煤灰。經過三年的研究，團隊表示這一過程可以將環境負擔轉化為戰略資源。這項工作由土木與環境工程教授 Venkataramana Gadhamshetty 博士和礦業工程及管理教授 Purushotham Tukkaraja 博士領導。
研究人員將於2月11日向政府和學術界專家呈現他們的研究成果。該項目始於一筆由國家科學基金會支持的種子資助，後來在2DBEST中心下發展，並獲得了地表採礦復墾辦公室和美國內政部的持續支持。研究團隊專注於懷俄明州的煤礦，利用通常被丟棄的材料來回收稀土元素，如釔、釷、鉺、鎵和鋱。這些元素對電動車、風力發電機、智能手機、醫療影像系統、光纖網絡及軍事技術至關重要。
為了提取這些材料，團隊設計了一個三階段的過程，結合了物理、化學和生物技術。首先，將大塊岩石破碎，以暴露出嵌入的元素。接著，使用環保化學劑將稀土元素從固態轉換為液態，便於選擇性分離。最後一步依賴微生物吸收溶解的元素，並將其濃縮到活細胞內。Gadhamshetty 博士表示，這一轉移過程能夠利用生物體來整合這些稀土元素，類似於人類吸收維他命的方式。微生物自然需要少量的某些稀土元素，研究人員可以調整環境條件，以提高微生物的吸收效率。
在回收的材料中，釷、鋱和鉺因需求強勁且替代品有限而被視為高價值元素，而釔和鎵則廣泛應用於電子產品、照明和醫療保健。Tukkaraja 博士提到，這項研究的目標是開發技術並理解過程。
除了固體廢物，團隊還將相同的原則應用於煤礦廢水，從受污染的水流中提取稀土元素。這種方法基於已建立的礦物提取技術，並增加了化學和生物分離方法，以提高效率和可持續性。下一步是擴大這一過程並改善其商業可行性。Tukkaraja 博士表示，一旦開始整合這些不同的指標並使其更具可行性，可能會發現有利害關係者會看到這一解決方案的價值。
研究人員表示，這項目突顯了跨學科合作如何能夠從工業廢物中解鎖新的價值。Tukkaraja 博士表示，這項工作展示了跨學科合作如何將環境挑戰轉變為經濟和戰略機會。
