Bạn có thể chưa từng nghe đến tantalum. Đây là một thành phần thiết yếu trong điện thoại di động, máy tính xách tay và hiện tại, không có chất nào thay thế hiệu quả. Khi các thiết bị điện tử bị hỏng, tantalum bên trong có khả năng sẽ bị chôn lấp và hoàn toàn mất đi mãi mãi.

Tantalum là một kim loại hiếm, chịu nhiệt, rất quan trọng đối với tụ điện điện tử. Các tụ điện này là những thiết bị nhỏ, có khả năng lưu trữ và giải phóng năng lượng hiệu quả trong hầu hết thiết bị điện tử mà bạn sử dụng.

Khoảng 24% tổng lượng tantalum sản xuất trên toàn cầu, được dùng trong các tụ điện ở các ứng dụng cao cấp, như điện thoại thông minh, máy tính xách tay, thiết bị y tế, thậm chí cả thiết bị điện tử hàng không vũ trụ. Nếu không có tantalum, nhiều công nghệ thiết yếu sẽ không hoạt động hiệu quả.

Tuy nhiên, tantalum có giá khá đắt. Năm 2024, tantalum có giá 170 USD/kg, đắt hơn nhiều so với các kim loại thông thường như đồng, giá khoảng 9,50 USD/kg. Mặc dù có giá trị cao, nhưng việc tái chế tantalum lại kém hiệu quả. Các phương pháp tái chế truyền thống thường bỏ qua tụ điện tantalum vì việc chiết xuất số lượng nhỏ tốn nhiều năng lượng và nguy cơ gây hại cho môi trường.

Tại Đại học West Virginia, Hoa Kỳ, nhóm nghiên cứu từ Khoa kỹ thuật cơ khí, vật liệu & hàng không vũ trụ, phát triển phương pháp sạch hơn, an toàn hơn và tiết kiệm chi phí để tái chế tantalum từ tụ điện đã qua sử dụng bằng năng lượng vi sóng. Các vi sóng này tương tự loại sử dụng trong bếp nhà bạn, nhưng mạnh hơn và được kiểm soát chính xác.

Đầu tiên, họ cắt nhỏ tụ điện tantalum đã bỏ đi, sau đó trộn bột thu được với vật liệu gốc carbon. Carbon, không giống như nước, hấp thụ vi sóng nhanh chóng, cho phép nhóm nghiên cứu tập trung nhiệt độ cao, có mục tiêu trực tiếp vào các hạt tantalum. Khi vi sóng làm nóng carbon một cách có chọn lọc, chúng sẽ kích hoạt phản ứng gọi là “khử nhiệt cacbon”.

Quy trình này biến đổi các hợp chất tantalum thành tantalum carbide tinh khiết, một dạng dễ thu hồi với độ tinh khiết đáng kể, lớn hơn 97%. Sử dụng vi sóng giúp loại bỏ các phương pháp xử lý hóa học và giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng so với các phương pháp truyền thống. Ngoài ra, nó còn giảm thiểu đáng kể các sản phẩm phụ thải ra có hại.

Mặc dù các thử nghiệm ban đầu chứng minh phương pháp này có hiệu quả, nhưng bước quan trọng tiếp theo là mở rộng cách làm này ra ngoài phòng thí nghiệm. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang thực hiện thí điểm đến các loại rác thải điện tử lớn hơn, như bảng mạch điện thoại thông minh, thiết bị máy chủ từ các trung tâm dữ liệu để xác thực khả năng mở rộng của công nghệ.