Công nghệ chiết xuất kim loại hiếm từ nước thải

Một nhóm nhà khoa học thuộc công ty Morishita phối hợp với Đại học Osaka, Nhật Bản, đang phát triển công nghệ thu hồi kim loại hiếm từ nước thải công nghiệp bằng những viên nang sinh học kích thước nhỏ. Ý tưởng này tận dụng khả năng hấp thụ kim loại của vi sinh vật, đồng thời mở ra hướng xử lý nước thải gắn với thu hồi tài nguyên có giá trị. Thay vì xem nước thải chỉ là chất cần loại bỏ, công nghệ mới biến dòng chất lỏng công nghiệp thành nguồn nguyên liệu có thể tiếp tục khai thác. Trung tâm của phương pháp là các viên nang sinh học hình cầu, được chế tạo với đường kính từ 2mm đến 10mm, đủ nhỏ để phân tán trong lượng nước lớn. Bên trong mỗi viên nang chứa vi sinh vật cùng một loại thuốc hấp thụ, tạo thành hệ thống có khả năng giữ lại kim loại hiếm xuất hiện trong nước thải. Khi được đưa vào môi trường nước thải với số lượng lớn, những viên nang này tiếp xúc với các thành phần kim loại, để vi sinh vật thực hiện quá trình hấp thụ. Cách bố trí đó giúp quá trình thu hồi diễn ra trực tiếp trong nước thải, thay vì phải tách riêng từng thành phần bằng nhiều công đoạn xử lý phức tạp. Sau thời gian hấp thụ, các nhà khoa học thu gom những viên nang sinh học đã tích lũy kim loại, chuẩn bị cho bước xử lý tiếp theo để tập trung vật liệu thu hồi. Bước cuối cùng sử dụng nhiệt độ cao, khi các viên nang sinh học được đốt cháy và phần kim loại hiếm còn lại đạt nồng độ cao hơn nhiều so với ban đầu. Nhờ vậy, kim loại không còn phân tán trong một thể tích nước thải lớn, mà được tập trung vào lượng vật chất nhỏ hơn, thuận tiện cho việc thu hồi. Phương pháp này đặc biệt đáng chú ý trong bối cảnh kim loại hiếm thường xuất hiện với hàm lượng thấp, khiến những kỹ thuật xử lý thông thường gặp nhiều trở ngại. Hiện nay, khi chiết xuất kim loại hiếm từ vật thể lỏng, các chuyên gia thường sử dụng dung môi hữu cơ để tách kim loại khỏi môi trường ban đầu. Tuy nhiên, hiệu suất thu hồi của cách làm này không cao, trong khi chi phí dung môi hữu cơ lại rất đắt, hạn chế khả năng triển khai trên quy mô lớn. Những hạn chế đó khiến việc thu hồi kim loại hiếm từ nước thải công nghiệp chưa thật sự dễ dàng, dù nguồn kim loại này có giá trị đáng kể. Công nghệ viên nang sinh học được kỳ vọng khắc phục một phần bài toán trên bằng cách kết hợp quá trình hấp thụ của vi sinh vật với khả năng tập trung vật liệu. So với việc chỉ xử lý nước thải để loại bỏ chất ô nhiễm, phương pháp mới đồng thời hướng tới mục tiêu thu lại kim loại hiếm, tạo thêm giá trị từ quá trình xử lý. Các viên nang có kích thước từ 2mm đến 10mm cũng cần được sử dụng với số lượng lớn, bởi chúng phải tiếp xúc đủ với lượng nước thải cần xử lý. Sau khi hoàn tất nhiệm vụ hấp thụ, viên nang được thu gom rồi đốt cháy, giúp các nhà khoa học thu được phần kim loại hiếm ở trạng thái cô đặc hơn. Theo nhóm nghiên cứu, công nghệ này có triển vọng đưa ra thị trường chính thức vào năm 2012, nếu quá trình phát triển đạt được các yêu cầu cần thiết. Mốc thời gian đó cho thấy nhóm nghiên cứu khi ấy đã hướng tới việc biến kết quả trong phòng thí nghiệm thành giải pháp phục vụ hoạt động công nghiệp. Nếu được triển khai, công nghệ có thể giúp quá trình thu hồi kim loại hiếm an toàn hơn, đồng thời giảm chi phí so với những phương pháp dựa nhiều vào dung môi hữu cơ. Lợi ích của giải pháp không chỉ nằm ở lượng kim loại thu được, mà còn ở khả năng biến nước thải công nghiệp thành nguồn tài nguyên có thể khai thác. Dù vậy, thông tin nghiên cứu tập trung vào nguyên lý viên nang, thành phần vi sinh vật, thuốc hấp thụ, kích thước sản phẩm và triển vọng thương mại hóa. Công nghệ Morishita và Đại học Osaka vì thế được xem là một hướng tiếp cận mới, kết hợp xử lý nước thải với thu hồi kim loại hiếm hiệu quả hơn.