Редкоземельные металлы не так редки, как следует из их названия, но они необходимы для цифровой экономики и энергетического перехода. Эти 17 металлов содержатся в электромобилях, аккумуляторах, дисплеях и генераторах внутри ветряных турбин. Европа почти полностью зависит от китайских поставщиков, что делает цепочку поставок очень уязвимой. В то же время традиционные методы разделения являются чрезвычайно энергоемкими, химически тяжелыми и вредными для окружающей среды.
В ETH Zurich исследовательская группа под руководством Виктора Мугеля разработала значительно более простую технику разделения для европия. Результаты недавно были опубликованы в Nature Communications.– Редкоземельные металлы редко перерабатываются в Европе, сказал Мужель в оригинальной статье. Он подчеркнул, что необходимость в устойчивых и несложных методах восстановления является неотложной.
Новый процесс позволяет отделить европий от сложных смесей других редкоземельных элементов гораздо эффективнее, чем существующие промышленные методы.
Вдохновленный естественными молекулярными структурами
Традиционное разделение опирается на сотни стадий жидкостно-жидкостной экстракции, что делает рециркуляцию европия экономически нереалистичной. В новом исследовании исследователь Мари Перрен демонстрирует, что неорганический реагент – тетратиометаллат – может значительно упростить процесс.– Это позволяет нам получать европий за несколько простых шагов и в количествах, по крайней мере, в 50 раз превышающих впервые эти молекулы были использованы в качестве лигандов для разделения редкоземельных элементов.
Метод открывает двери для практического извлечения европия, особенно из электронных отходов – богатого источника сырья, который остается в значительной степени неиспользуемым сегодня.
Электронные отходы как европейский ресурс
Электронные отходы содержат высокие концентрации редкоземельных металлов, но уровень переработки в ЕС остается ниже одного процента. Команда из Цюриха отмечает, что Швейцария может извлекать европий из отходов ламп, которые в настоящее время экспортируются для захоронения на свалках. Европий исторически использовался в качестве люминофора в люминесцентных лампах и экранах. По мере того, как эти продукты постепенно сокращаются, спрос падает, что делает старые методы переработки экономически нежизнеспособными. Тем не менее, концентрация европия в отходах ламп примерно в 17 раз выше, чем в природных рудах, что делает его очень привлекательным источником – при условии эффективного разделения.
Исследователи подчеркивают, что их подход гораздо более экологичен, чем извлечение из добытой руды. Команда подала патент и в настоящее время разрабатывает стартап REEcover для коммерциализации метода.
Следующим шагом является адаптация стратегии разделения к другим критическим элементам, таким как неодим и диспрозий, которые являются жизненно важными компонентами магнитов для электромобилей и ветряных турбин. Успешная переработка этих металлов поможет Европе снизить свою зависимость от импортного сырья на рынке, уже напряженном ростом заявка была подана, и запуск REEcover направлен на коммерциализацию технологии.
Источник:
ETH Zurich, статья Майкла Келлера.