查看大多数元素周期表，从下往上数第二行，你会找到镧系元素，它们被分离开来，仿佛被放进了一个不知道该如何处理它们的元素档案库。镧系元素是一群关系密切的元素，由于它们相似的颜色和性质，很难区分彼此。即使对大多数科学家来说，它们也居住在一个寒冷遥远的地方，完全是无机物，远离氢、碳和氧的舒适区。
但这些金属对于现代世界的运转至关重要。它们属于一类被称为稀土元素（或稀土）的元素，它们支撑着从为清洁能源技术提供动力的磁铁到望远镜镜片，再到你正在阅读的设备屏幕的一切。而开采它们不仅困难，而且对环境代价高昂。
因此，化学家和工程师们正试图通过回收工业废料和旧电子产品中的稀土元素，来最大限度地利用已经加工过的稀土。在2月9日发表在Science Advances上的新研究中，他们展示了他们是如何通过明亮的闪电来尝试实现这一目标的。
大多数稀土实际上并不那么稀有（当然，与真正的稀有元素如铱相比），但它们不容易获得。在从地下开采出矿石后，它们必须被分离出来才能制造专用产品——这是一个繁琐的过程，鉴于它们相似的性质。大多数稀土开采都集中在镧和铈上，但钕和镝等重金属对于清洁能源技术中使用的磁铁尤其重要。
目前，中国供应了世界稀土总量的绝大多数（一些估计说超过90%），这使得该资源更容易受到地缘政治紧张局势的影响。2010年，在中国渔船在争议水域与日本海上保安厅船只发生碰撞后，中国暂停了对日本的稀土出口。这次封锁并没有持续，但此后，日本一直在积极寻求稀土的替代来源。其他国家也是如此。
更重要的是，稀土的提取带来了环境成本。内华达大学拉斯维加斯分校的地球化学家西蒙·乔维特（Simon Jowitt）说：“这需要大量的能源和化学物质。”他没有参与最新的研究。“这取决于你如何处理它们，需要使用高强度酸。”这些酸会渗入环境。
[相关：形状可变的磁铁如何帮助制造低排放计算机]
减轻负担的一种方法是回收已经含有这些元素的商品——但这仍然不普遍。纽约州罗切斯特理工学院的可持续发展教授凯莉·巴比特（Callie Babbitt）说，她也没有参与这项新研究，全球稀土的回收率只有大约1%到5%。
这就是为什么研究人员正在创新寻找分解稀土的新方法。一些人曾尝试过使用细菌，但喂养这些微生物已被证明是能源密集型的。
现在，赖斯大学的一个研究小组设计了一种依赖于称为“瞬时焦耳加热”的强电的回收方法。这项研究的研究人员此前已经测试过它，用于处理旧的、被切碎的电路板，在将其安全地用于农业土壤之前，剥离钯和金等贵金属以及铬和汞等重金属。
这一次，他们将瞬时焦耳加热应用于其他工业副产品：煤飞灰，它是化石燃料发电厂的污染物；红泥，它是从铝土矿制铝过程中产生的有毒物质；以及，事实上，更多的电子废弃物。
他们的过程大致是这样的。他们将要分解的物质放入一个指头粗细的石英管中，通过电力将其“闪蒸”至约5400华氏度。然后，分离出的成分被溶解在溶液中，供化学家日后提取。
该过程确实会释放一些有毒化合物，但该系统旨在捕获它们并防止它们进入空气。赖斯大学化学家、该研究的作者之一詹姆斯·图尔（James Tour）说：“在工业上这样做时，你不会将这些化合物释放到空气中。”“你会将它们捕获。”
图尔解释说：“我们的废物流非常不同。”与通常用于从地下提取稀土的强硝酸不同，他们的溶液是一种更温和、更稀释的盐酸。“如果它沾到你的手上，我认为你甚至感觉不到。”图尔说。
然而，即使这项研究取得了进展，要让工业废料堆能够回收稀土，还需要一段时间。乔维特说：“这个领域有很多活动，但我还没有看到任何突破。”
[相关：你每年丢弃 44 磅电子垃圾。以下是如何避免它们进入垃圾填埋场。]
乔维特指出，瞬时焦耳加热的一个问题是，稀土在被塑造成小工具之前仍然需要分离。此外，使用煤飞灰等污染物意味着该过程还会产生其他有害残留物。巴比特说：“提取和回收它们（稀土）只是管理这些废物的一个更大挑战的一部分。”
就电子垃圾而言，要从堆积如山的旧计算机和手机中开采出有价值的组件并不容易。例如，一台普通智能手机中的稀土含量加起来只有零点几克。而且许多消费者不知道在哪里以及如何回收它们。
因此，乔维特认为解决方案可能在于提高稀土需求的产品。“一个显而易见的事情是改变设计方式，使其更易于回收。”
