Tako je ETH našel učinkovito metodo za pridobivanje redkih zemeljskih kovin iz fluorescenčnega prahu starih energetsko varčnih sijalk

Raziskovalci na ETH Zurich so našli način za pridobivanje evropija iz fluorescentnega prahu varčne sijalke, ki vsebujejo veliko večjo količino kot minerali. Ta novi sistem omogoča pridobivanje europija, najbolj reaktivnega elementa, na presenetljivo preprost način Redke dežele, iz kompleksnih mešanic, ki vključujejo druge kovine utira pot za recikliranje teh surovin vse bolj ključnega pomena.

Zlasti i elektronski odpadki predstavljajo pomemben in še vedno malo izkoriščen vir redkih zemelj in bi po mnenju znanstvenikov lahko služili kot »urbano rudarjenje« REE za države, ki nimajo mineralnih zalog ali ne nameravajo nadaljevati s črpanjem plemenitih kovin.

Jajčne lupine za trajnostno pridobivanje redkih zemelj
Motor brez redkih zemelj: to je cilj velike trojice

Redke zemlje: potrebna je alternativa pridobivanju mineralov

17 kovin, vključenih v skupino Redke dežele (Elementi redkih zemelj ali kovine redkih zemelj) pravzaprav niso tako redki na Zemlji. Nasprotno, na našem planetu jih najdemo v precej velikih količinah, vendar je njihova dostopnost omejena z različnimi dejavniki, najprej s stopnjo koncentracije v naravnih okoljih, pogosto manj kot 5 odstotkov teže pridobljenih mineralov.

L 'pridobivanje redkih zemelj iz lateritnih mineralov in glin je tudi drago, dolgotrajno (tudi časovno) in izjemno škodljivi za okolje. Te elemente, pojasnjujejo znanstveniki, vedno najdemo v sestavljeni obliki v naravnih mineralih, a ker so si s kemičnega vidika zelo podobni, jih je tudi zelo težko ločiti.

Vendar se zdi, da bo povpraševanje po redkih zemljah v prihodnjih letih samo naraščalo: teh 17 kovin je surovine bistvenega pomena za digitalizacijo in energetski prehod. Najdemo jih v pametnih telefonih, zaslonih, baterijah, računalnikih in motorjih električnih vozil, superprevodnikih in optičnih vlaknih, v nekaterih primerih pa (še) ni znanih alternativ evropiju, ceriju ali drugim redkim zemeljskim elementom.

"Redke zemeljske kovine se v Evropi skoraj nikoli ne reciklirajo«Razloži Victor Mougel, profesor v Laboratoriju za anorgansko kemijo na Politehnični univerzi v Zürichu. Mougel vodi skupino raziskovalcev, ki želijo to spremeniti: "Obstaja nujna potreba po trajnostnih in nezapletenih metodah za ločevanje in pridobivanje teh strateških surovin iz različnih virov«, pojasnjuje kemik.

Kako se naučiti plavati v razburkanem morju novih tehnologij
Trajnost rudarske industrije: vedno bolj pereč izziv

Kako pridobiti europij iz zelo običajne žarnice

V študiji, nedavno objavljeni v “Narava Sporočilo“, ekipa dr. Mougela predstavlja presenetljivo preprosto metodo za ločiti in pridobiti europij, lantanoid, ki se uporablja za proizvodnjo rdečega fosforja v televizorjih in posebnih črnil v bankovcih iz kompleksnih mešanic, ki vključujejo druge redke zemlje.

Kot pojasnjuje Marie Perrin, doktorski študent v skupini Victorja Mougela in prvi avtor študije, “Obstoječe metode ločevanja temeljijo na stotinah korakov tekoče-tekoče ekstrakcije in so neučinkoviti, zato recikliranje evropija doslej ni bilo praktično".

Nova študija pa kaže, da preprosto anorganski reagent lahko bistveno izboljša ta postopek in ga naredi izjemno preprostega. “To nam omogoča, da v nekaj preprostih korakih pridobimo europij in v vsaj 50-krat višjih količinah v primerjavi s prejšnjimi metodami ločevanja«, pojasnjuje Perrin.

Ključ do te nove tehnike je v tetratiometalati, majhne anorganske molekule (s štirimi atomi žvepla okoli volframa ali molibdena), ki služijo kot vezavna mesta za kovine v naravnih encimih in se uporabljajo kot učinkovine proti raku in motnjam presnove bakra. Njihove lastnosti redoksPravzaprav pomagajo reducirati europij v njegovo neobičajno dvovalentno stanje, kar olajša njegovo ločitev od drugih trivalentnih kovin.

Tekstilni odpadki in recikliranje: lekcija stilistke Yuime Nakazato
To je WSS projekt stoletja: tako kemija postane krožna

»Urbano rudarjenje« za recikliranje redkih zemeljskih kovin

Neverjetna stvar pri novem procesu rudarjenja evropija je, da se dobesedno zgodi začenši z rabljenimi fluorescentnimi sijalkami prej niso bili zdravljeni. Izhodiščni sestavini za postopek sta pravzaprav fosforjev prah iz svetilke in redoks ekstraktor (tetratiotungstatni anioni), ki omogoča ločevanje evropija.

"Načelo je tako učinkovito in robustno, da ga lahko uporabimo neposredno za rabljene fluorescenčne sijalke brez običajnih korakov predobdelavo«, pojasnjuje Mougel. Da ne omenjam dejstva, da bi ta sistem odprl nove možnosti glede recikliranje elektronskih odpadkov, katerega proizvodnja bo do leta 80 presegla 2030 milijonov metričnih ton.

E-odpadki, pojasnjujejo znanstveniki, so eden pomemben vir redkih zemelj še vedno malo izkoriščen: “Če bi ta vir izkoristili, bi lahko odpadne svetilke, ki jih Švica trenutno pošilja v tujino na odlagališča, reciklirali tukaj v Švici«, pojasnjuje Mougels.

Na ta način bi lahko služili odpadki od svetilk urbani rudnik evropija in narediti Švico manj odvisno od uvoza. Med drugim je stopnja pridobivanja elementov redkih zemelj v EU še vedno manj kot 1 odstotek, vsebnost redkih zemeljskih kovin v poceni fluorescentnih sijalkah pa je približno 17-krat višja kot v naravnih mineralih.

Raziskovalci so že patentirali svojo tehnologijo in jo bodo kmalu našli start-up imenovan REECover tržiti v prihodnosti. Trenutno si prizadevajo prilagoditi postopek ločevanja na druge redke zemeljske kovine, kot npr neodim in disprozij, ki jih najdemo v magnetih. Če bo proces uspešen, želi Marie Perrin po doktoratu razviti start-up in delati na recikliranje redkih zemeljskih kovin v praksi.

Kenijski start-up, ki plastične odpadke spreminja v zamrzovalnike
Airlement: s 3D tiskanjem lahkih gradbenih materialov iz... odpadkov

Recikliranje redkih zemelj iz starih žarnic na Zveznem inštitutu za tehnologijo v Zürichu