玉米芯、番茄皮与电子产品有什么关系？它们都可用于从电子垃圾中回收有价值的稀土元素，如钕。宾夕法尼亚州立大学的研究人员使用由有机材料制成的微米和纳米粒子从水溶液中捕获稀土元素。

将材料浸泡在水中（如中间栏所示）后，宾夕法尼亚州立大学的研究人员与碎木浆、棉纸和磨碎的玉米芯和番茄皮发生化学反应，将它们转化为微产品、纳米颗粒和溶解的生物聚合物（第三栏）。将这些微产品或纳米颗粒添加到含有稀土元素钕的溶液中会触发分离过程，从而可以捕获钕。图片来源：Sheikhi 研究小组

“玉米芯、木浆、棉花和番茄皮等废物通常最终进入垃圾填埋场或堆肥，”通讯作者、化学工程助理教授 Amir Sheikhi 说：“我们希望将这些废品转化为能够从电子垃圾中提取稀土元素的微米级或纳米级颗粒。”

稀土金属用于制造用于电动和混合动力汽车、扬声器、耳机、计算机、风力涡轮机、电视屏幕等电机的强磁体。然而，Sheikhi 表示，开采这些金属被证明具有挑战性且环境成本高，因为即使是少量的金属也需要大片土地来开采。相反，努力转向从旧电脑或电路板等电子废物中回收金属。

Sheikhi 指出，挑战在于有效地将金属从垃圾中分离出来。

“使用有机材料作为平台，我们创造了功能强大的微米和纳米粒子，它们可以附着在钕等金属上，并将它们与周围的流体分离，”Sheikhi 说：“通过静电相互作用，带负电的微米和纳米级材料与带正电的钕离子结合，将它们分开。”

为了准备实验，Sheikhi 的团队将番茄皮和玉米芯磨碎，将木浆和棉纸切成小而薄的碎片，然后浸泡在水中。然后，他们以受控方式对这些材料进行化学反应，将它们分解成三个不同的功能材料部分：微产品、纳米颗粒和可溶性生物聚合物。将微产品或纳米颗粒添加到钕溶液中会触发分离过程，从而捕获钕样品。

在最近的这篇论文中，Sheikhi 改进了之前工作中展示的分离过程，并从浓度较低的溶液中提取了更大的钕样本。

Sheikhi 计划将他的分离机制扩展到现实世界的场景中，并与感兴趣的行业合作以进一步测试该过程。

“在不久的将来，我们希望在真实的工业样品上测试我们的工艺，”Sheikhi 说。

“我们还希望调整材料对其他稀土元素和贵金属（如金和银）的选择性，以便能够将它们与废品分离。”