Ett nytt sätt att kontrollera bubblornas rörelse från forskare vid Columbia Engineering kan en dag hjälpa till att separera användbara metaller från värdelös smuts med mycket mindre energi och vatten än vad som för närvarande behövs.

När man bryter efter metaller som koppar som används i de flesta elektronik och litium som används i många batterier, endast en liten del av materialet som bryts är användbar metall, med de allra flesta bara värdelösa smutsliknande partiklar.

"Vi måste separera de användbara metallerna från de värdelösa partiklarna, och vi gör detta genom att blåsa upp luftbubblor genom dem, sa Chris Boyce, biträdande professor i kemiteknik vid Columbia Engineering. Dock, "denna process använder en stor mängd energi och vatten, orsakar klimatförändringar och vattenbrist, skapar därmed problem som vi försöker förhindra. Vi har det här problemet delvis eftersom vi för närvarande inte kan kontrollera rörelsen av dessa bubblor."

Nu avslöjar Boyce och hans kollegor att om de vibrerar dessa partiklar medan de blåser upp luft genom dem, den normalt kaotiska rörelsen hos dessa bubblor blir ordnad och kontrollerbar. Vibrationerna gör att partiklarna snabbt växlar mellan fasta till vätskeliknande beteende, vilket i sin tur hjälper till att strukturera bubblorna till regelbundet fördelade triangulära arrayer.

"Jag tycker att det enkla tillägget av vibration för att gå från kaos till ordning är vackert, " sa Boyce. Deras studie visas den 23 augusti i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .

Att ha ett sätt att kontrollera beteendet hos dessa bubblor kan hjälpa till att skala upp och optimera separationstekniker. "Vi förväntar oss att förmågan att skapa struktur i flöden kan minska energi- och vattenanvändningen i gruvdrift samt förbättra effektiviteten i många rena energiprocesser, sa Boyce.

Forskarna siktar nu på att tillämpa denna strukturerade bubbling på hållbara gruvseparationstekniker.