التعدين الحضري للمعادن النادرة: من النفايات التكنولوجية إلى الموارد الاستراتيجية

في خضمّ السباق العالمي لتأمين سلاسل توريد عالية التقنية، تشهد المختبرات والمصانع حول العالم ثورةً هادئة. فبدلاً من التركيز حصريًا على اكتشاف رواسب جيولوجية جديدة، يُحوّل العلماء والقطاع الصناعي اهتمامهم إلى موردٍ هائلٍ ومتنامي: النفايات الإلكترونية. ويبرز استرداد العناصر الأرضية النادرة وإعادة تدويرها من المنتجات منتهية الصلاحية، المعروف باسم "التعدين الحضري"، كنهجٍ استراتيجيٍّ لن يُحلّ المشكلات البيئية فحسب، بل سيُعيد رسم خريطة الموارد في القرن الحادي والعشرين.

"منجم في المدينة" - مورد منسي

في كل عام، تُرمى ملايين الأطنان من النفايات الإلكترونية والمحركات القديمة والمعدات الصناعية، حاملةً معها كميات هائلة من العناصر الأرضية النادرة القيّمة. ويتركز هذا المورد "الحضري" بشكل رئيسي في ثلاثة أنواع رئيسية من النفايات:

مغناطيسات NdFeB الدائمة المستعملة: تُعد هذه المغناطيسات أغنى "طبقات" خامات العناصر الأرضية النادرة، وتحتوي على نسب عالية جدًا من النيوديميوم (Nd) والبراسيوديميوم (Pr) والديسبروسيوم (Dy). تُستخدم هذه المغناطيسات في محركات الأقراص الصلبة لأجهزة الكمبيوتر، ومحركات السيارات الكهربائية، وتوربينات الرياح، ومكيفات الهواء، ومكبرات الصوت، والعديد من الأجهزة الأخرى. وتشير التقديرات إلى أن سوق إعادة تدوير مغناطيسات العناصر الأرضية النادرة العالمية قد يصل إلى مليارات الدولارات في العقد المقبل.

المساحيق الفلورية من المصابيح المستهلكة: تشكل المصابيح الفلورية المدمجة القديمة وأنابيب الفلورسنت التي تحتوي على مساحيق الفلورسنت (الفوسفور) مصدرًا مهمًا للعناصر الأرضية النادرة الثقيلة باهظة الثمن مثل الإيتريوم (Y) واليوروبيوم (Eu) والتيربيوم (Tb).

محفزات النفايات: تحتوي محفزات التكسير المميع (FCC) من صناعة تكرير البتروكيماويات على كميات كبيرة من اللانثانوم (La) والسيريوم (Ce).

إن استعادة المعادن النادرة من هذه المصادر لا يقلل الاعتماد على التعدين التقليدي فحسب، والذي غالبا ما يسبب مشاكل بيئية خطيرة مثل تدمير المناظر الطبيعية والتلوث الإشعاعي، بل ويخلق أيضا إمدادات ثانوية مستقرة وآمنة ويمكن التنبؤ بها داخل الحدود الوطنية.

الصورة: مصدر النفايات من لوحات الدوائر الإلكترونية (المصدر: en.reset.org).

إنجازات في تكنولوجيا إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة

تُعدّ إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة تحديًا تقنيًا كبيرًا. ومع ذلك، فقد أتاحت الاكتشافات البحثية الحديثة آفاقًا تجارية واسعة النطاق.

التعدين المائي - الطريقة السائدة: تُعد هذه الطريقة الأكثر دراسةً وتطبيقًا. وقد طوّر علماء في مختبر أميس (الولايات المتحدة الأمريكية) وجامعة لوفين الكاثوليكية (بلجيكا) عمليات تعدين مائية فعّالة لإذابة مسحوق مغناطيس NdFeB في حمض، ثم استخدام تقنيات الاستخلاص بالمذيبات لاستعادة أكاسيد العناصر الأرضية النادرة بنقاء يزيد عن 99.5%. وركزت الأبحاث مؤخرًا على استخدام أحماض عضوية أضعف (مثل حمض الستريك وحمض الجلوكونيك) لزيادة الانتقائية وتقليل الأثر البيئي.

التقنيات الجديدة و"الأكثر خضرة" - آفاق المستقبل:

إعادة التدوير المباشر: من الأساليب الواعدة إعادة استخدام السبائك من المغناطيسات القديمة مباشرةً دون فصل كل عنصر. وقد قامت شركة Urban Mining Company (الولايات المتحدة الأمريكية) بتسويق عملية تُسمى "مغناطيس إلى مغناطيس"، حيث تُعالَج المغناطيسات المُهدرة لإزالة الطلاء، ثم تُطحن إلى مسحوق ويُعاد تصنيعها إلى مغناطيسات جديدة. تُوفر هذه العملية طاقةً وتكاليف كبيرتين مقارنةً بإنتاج الخام.

+ استخدام السوائل الأيونية: أثبت باحثون في جامعة كوينز بلفاست (المملكة المتحدة) إمكانية استخدام أنواع متعددة من المذيبات الأيونية لإذابة أكاسيد العناصر الأرضية النادرة انتقائيًا من مسحوق الفلورسنت المُهدر. تُظهر النتائج المخبرية أن كفاءة استخلاص اليوروبيوم يمكن أن تتجاوز 90% بنقاء عالٍ. على الرغم من أن تكلفة المذيبات الأيونية لا تزال مرتفعة، إلا أن إمكانية إعادة استخدامها وملاءمتها للبيئة تُمثلان ميزة كبيرة.

الاستخلاص الحيوي: مجال بحثي جديد ولكنه واعد. اكتشف علماء من جامعة أيداهو (الولايات المتحدة الأمريكية) أن بكتيريا غلوكونوباكتر قادرة على إنتاج حمض الجلوكونيك، الذي يساعد على إذابة العناصر الأرضية النادرة من المغناطيسات المعالجة حرارياً. تُظهر النتائج المخبرية إمكانية استعادة ما يصل إلى 70% من النيوديميوم. على الرغم من أن هذه العملية بطيئة وغير فعالة، إلا أنها تفتح آفاقاً جديدة للاستدامة التامة، حيث تستهلك الحد الأدنى من الطاقة ولا تُنتج مواد كيميائية سامة.

الصورة: إعادة التدوير من مغناطيسات الأرض النادرة (المصدر: https://eco-recycle.co.uk/).

الوضع الحالي والتحديات وخريطة الطريق لفيتنام

بالنسبة لفيتنام، يُعدّ "التعدين الحضري" للعناصر الأرضية النادرة مجالًا شبه مُهمَل. حاليًا، لا نملك نظامًا مُنظّمًا لجمع وتصنيف ومعالجة النفايات الإلكترونية والصناعية التي تحتوي على هذه العناصر. أما أنشطة إعادة التدوير (إن وُجدت) فهي في الغالب يدوية وعلى نطاق ضيق، وتُستعاد فيها بشكل رئيسي المعادن الشائعة مثل النحاس والألمنيوم والحديد، بينما تُفقد العناصر الأرضية النادرة القيّمة وتُطلق في البيئة.

ومع ذلك، تُعدّ هذه فرصةً لفيتنام لبناء صناعة إعادة تدوير معادن أرضية نادرة حديثة ومستدامة منذ البداية. ولتحقيق ذلك، لا بد من وضع خارطة طريق واضحة تتضمن خطواتٍ محددة:

إنشاء إطار سياساتي ونظام جمع: ينبغي على الحكومة إصدار سياسات لتشجيع وإلزام جمع منتجات المعادن النادرة التي انتهت صلاحيتها. ويُعد إنشاء نظام وطني فعال لجمع وفرز النفايات الإلكترونية والصناعية شرطًا أساسيًا.

استثمار قوي في البحث والتطوير: هناك حاجة إلى برنامج وطني للعلوم والتكنولوجيا بشأن إعادة تدوير المواد الاستراتيجية، والذي يعطي الأولوية للموارد للمعاهد البحثية والجامعات من أجل:

البحث وإتقان تقنيات إعادة التدوير الأساسية: التركيز على تحسين عملية المعالجة المائية المعدنية، المناسبة لأنواع محددة من النفايات في فيتنام. بفضل خبرتها الواسعة في مجال المعالجة المائية المعدنية واستخراج الخامات الأولية، تستطيع وحدات مثل معهد تكنولوجيا المعادن النادرة تطبيق هذه التقنية وإتقانها بسرعة.

+ ابحث عن تقنيات جديدة، واختصر الطرق: خصص موارد للبحث في مجالات متقدمة، مثل استخدام المذيبات الأيونية وعلم الأحياء المائية. مع أن هذه دراسات طويلة الأمد، إلا أن البدء الآن سيساعد فيتنام على اللحاق بالركب التكنولوجي.

بناء مرافق المعالجة وإعادة التدوير التجريبية (مصنع تجريبي): بعد الحصول على نتائج إيجابية في البحث والتطوير، من الضروري الاستثمار في بناء مصانع إعادة التدوير التجريبية للتحقق من التكنولوجيا وتقييم الكفاءة الاقتصادية وإتقان العملية قبل نشرها على نطاق صناعي.

تعزيز التعاون الدولي: الاستفادة من تجارب الدول الرائدة في بناء السياسات وأنظمة التجميع ونقل تكنولوجيا إعادة التدوير المتقدمة.

إن تطوير صناعة إعادة تدوير العناصر الأرضية النادرة ليس حلاً اقتصاديًا وبيئيًا فحسب، بل هو أيضًا قضية أمن موارد. فمن خلال "استخراج" منتجات التكنولوجيا المستعملة، يمكن لفيتنام توفير إمدادات ثانوية مستقرة من العناصر الأرضية النادرة، وتقليل الاعتماد على العوامل الخارجية، والمساهمة في بناء اقتصاد دائري وأخضر ومستدام.

معهد تكنولوجيا المواد المشعة النادرة، معهد الطاقة الذرية الفيتنامي

المصدر: https://mst.gov.vn/khai-thac-do-thi-dat-hiem-tu-phe-thai-cong-nghe-den-nguon-tai-nguyen-chien-luoc-197250731091535427.htm