Исследователи обнаружили способ очистки редкоземельных минералов из выброшенных гаджетов с использованием химического соединения, обычно применяемого в медицине. Они утверждают, что их метод имеет несколько экологических преимуществ.
Редкоземельные минералы, также известные как редкоземельные элементы (REE), включают в себя такие материалы, как европий, иттербий и самарий, и имеют множество применений в электронике. Они часто встречаются в смартфонах, компьютерах, телевизионных экранах и даже в автомобильных аккумуляторах.
Несмотря на своё название, REE на самом деле довольно распространены, но встречаются в природе в низких концентрациях в соединениях в рудах. Это означает, что для их изоляции и использования необходимо провести многоступенчатые процессы экстракции и очистки, которые являются как химическими, так и энергоёмкими.
Как описано в Harvard International Review, это включает в себя создание «бассейнов для выщелачивания», где почва, содержащая нужные элементы, смешивается с химическими веществами, такими как сульфат аммония и хлорид аммония, для их разделения. Эти высокотоксичные химикаты затем могут попадать в местные водные пути. Дополнительные токсичные побочные продукты включают радиоактивный торий и уран. Всего при переработке одной тонны редкоземельных минералов образуется около 2000 тонн токсичных отходов.
«Редкоземельные металлы практически не перерабатываются в Европе. Существует неотложная необходимость в устойчивых и простых методах для разделения и восстановления этих стратегически важных сырьевых материалов из различных источников», — сказал в своём заявлении ведущий исследователь Виктор Можель (Victor Mougel), доцент Лаборатории неорганической химии ETH Zurich.
В методе, описанном в статье, опубликованной 3 июня в журнале Nature Communications, Можель и его команда сосредоточились на извлечении европия — сильно летучего редкоземельного элемента, который, согласно Encyclopedia Britannica, широко используется в стекле флуоресцентных ламп или как источник синего цвета в светодиодах.
Более безопасная добыча и переработка REE
Первый автор исследования Мари Перрен (Marie Perrin), аспирант ETH Zurich, объяснила, что существующие методы разделения для восстановления европия до сих пор были неэффективными. Тем не менее, команда использовала небольшие неорганические молекулы, называемые тетрасиометаллатами, которые состоят из четырёх атомов серы вокруг вольфрама или молибдена.
По словам учёных, тетратиометаллаты — это переходные металлы, которые традиционно используются в медицине для лечения нарушений обмена меди и рака.
Но, используя их в качестве реагента в окислительно-восстановительной реакции, они легко извлекли образцы европия, в том числе из бытовых отходов в виде отработанных энергосберегающих лампочек, говорится в исследовании.
Учёные измельчили лампы, а затем растворили их в трифлуорометансульфоновой кислоте. После того, как стекло было отфильтровано, они высушили то, что осталось, в вакууме при температуре 392 градуса по Фаренгейту (200 градусов по Цельсию), а затем добавили это к раствору тетратиометаллата вольфрама.
Эффективность удаления европия составила примерно 98,9% — что на порядок выше по сравнению с лучшими ранее известными методами, добавили учёные.
Исследователи запатентовали свою технологию и создают компанию под названием REEcover для её коммерциализации, сосредоточив внимание на переработке, а не на извлечении новых редкоземельных элементов из окружающей среды. Команда также работает над разработкой методов переработки других минералов, таких как неодим и диспрозий, которые встречаются в магнитах.
