Metale ziem rzadkich są coraz trudniej dostępne, ale naukowcy mają pomysł na ich odzyskiwanie

Korzystając z nieskomplikowanej metody naukowcy będą w stanie odzyskiwać tzw. metale ziem rzadkich z odpadów. Pierwiastki te są niezwykle przydatne, a ich ilość dość ograniczona.

Magicznym sposobem zaproponowanym przez autorów publikacji dostępnej na łamach Science Advances jest podgrzewanie odpadów elektronicznych i przemysłowych z wykorzystaniem… elektryczności. W ten sposób możliwe jest wydobycie z materiału ponad dwukrotnie większej ilości metali ziem rzadkich niż miało to miejsce w przypadku stosowanych wcześniej technik.

Czytaj też: Automatyzacja postępuje: liczba robotów przemysłowych rośnie jak szalona

Owe pierwiastki są kluczowe w produkcji smartfonów, silników elektrycznych czy turbin wiatrowych, choć ich wydobycie nie należy do łatwych zajęć. Co więcej, proces ten jest niezwykle szkodliwy dla środowiska i generuje tony odpadów – również radioaktywnych. Rynek wydobycia tych pierwiastków jest zdominowany przez Chiny, a inne kraje próbują wypracować metody pozyskiwana metali ziem rzadkich na inne sposoby. W grę wchodzi recykling elektroniki, choć nie należy to do łatwych zadań.

Obecnie stosowane metody ekstrakcji wymagają użycia dużych ilości żrących substancji chemicznych i są mało wydajne. James Tour z Rice University postanowił wraz ze współpracownikami wykorzystać tzw. prawo Joule’a. W zeszłym roku badacze użyli tej techniki do usuwania metali szlachetnych i metali ciężkich z płytek obwodów drukowanych. W tym przypadku postanowili natomiast dokonać ekstrakcji metali ziem rzadkich.

Metale ziem rzadkich znajdują zastosowanie m.in. w produkcji smartfonów

Metoda została zastosowana na popiołach lotnych z węgla, zużytych płytkach drukowanych i tzw. czerwonym szlamie. Każdy z tych odpadów zawiera nawet do trzech razy więcej metali ziem rzadkich w postaci itru, neodymu, europu, terbu i dysprozu niż ma to miejsce w najbardziej skoncentrowanych rudach na świecie. Krótkorwałe, lecz intensywne impulsy elektryczne umożliwiają gwałtowne podgrzewanie odpadów do temperatury około 3000 stopni Celsjusza, co prowadzi do pękania szkła wokół cząstek popiołu lotnego i przekształcania fosforanów związanych z metalami ziem rzadkich. Zjawisko to ułatwia również rozdzielanie i ekstrakcję tych pierwiastków.

Czytaj też: Nowy stop metalu łamie dotychczasowe zasady. Został odkryty przez przypadek

Jak wyjaśnia szef zespołu badawczego, w porównaniu z dotychczas stosowanymi metodami udało się uzyskać około 150-200% wydajności. Poza tym, ta nowa nie zużywa dużo ciepła, a wykorzystana na jej potrzeby energia kosztowałaby około 12 dolarów za tonę przetworzonego popiołu lotnego. Taki koszt wchodzi w grę przy przemysłowym podejściu do tematu. I choć jest jasne, że przytoczona metoda nie rozwiąże wszystkich problemów z niedoborem metali ziem rzadkich, to Tour twierdzi, iż jego pomysłem zainteresowali się już inwestorzy.