Национальный научный фонд США (NSF) выделил 3,3 млн долларов команде исследователей под руководством Вустерского политехнического института (WPI). Учёные планируют извлекать редкоземельные элементы и диоксид кремния из промышленных отходов: угольной золы, красного шлама, шахтных отвалов и строительного мусора. Грант рассчитан на пять лет. К работе также присоединятся коллеги из других американских вузов, включая университеты Калифорнии, Массачусетса и Буффало.

Американские полигоны угольной золы содержат около 11 млн тонн редкоземельных металлов. Эксперты оценивают эти запасы в 8,4 млрд долларов – это почти в восемь раз превышает объём доступных нетронутых месторождений внутри страны. Сегодня промышленность тратит много энергии и применяет агрессивные химикаты, чтобы добывать ценное сырье и производить кремниевые материалы для стекла, бетона или полупроводников.

Исследователи предлагают скопировать природные механизмы. Диатомовые водоросли, морские губки и некоторые растения умеют строить сложные кремниевые структуры в обычных условиях без экстремальных температур. Учёные задействуют искусственный интеллект и компьютерное моделирование. Нейросети помогут спроектировать молекулы, которые будут расщеплять промышленные отходы. Такой подход позволит отделять редкоземельные элементы, а оставшийся диоксид кремния превращать в полезные продукты.

Внутри команды распределили задачи. Доцент Минцзян Тао руководит проектом и исследует, как кремний кристаллизуется в биологической среде. Профессор Каррик Эгглстон ищет способы оптимизировать химические реакции, чтобы силикаты быстрее распадались и восстанавливались. Профессор Ян Ван разрабатывает технологии, которые помогут выделять критически важные металлы с помощью органики.

Учёные стремятся перерабатывать отходы целиком, чтобы не оставлять побочного мусора. Главный критерий успеха – новая технология должна обходиться дешевле, чем традиционная разработка недр. Если метод получится масштабировать до промышленных объёмов, заводы получат внутренний источник сырья для электроники и зелёной энергетики, а площадь свалок начнёт сокращаться. В проекте также примут участие студенты, чтобы набраться практического опыта.