Forkortelse af sjældne jordarters forsyningskæde via genbrug

Moderne teknologi afhænger af et sæt af 17 elementer ved foden af ​​det periodiske system. Kendt som sjældne jordarter (RE'er), mange af disse metaller er stærkt magnetiske, og finde brug i computere, grøn strøm og andre teknologier. Imidlertid, på grund af stigende priser, juridiske spørgsmål og vanskelighederne ved minedrift, at sikre deres forsyning er en stor videnskabelig og politisk udfordring.

Flere RE'er, såsom yttrium (Y) og europium (Eu), bruges som fosfor i lysstofrør (FL'er). Disse lamper erstatter i stigende grad traditionel glødelampe, men har en begrænset levetid. End-of-life FL'er er således en potentielt enorm kilde til VE'er - et eksempel på "technospheric minedrift" - men barske og forurenende processer er nødvendige for rent faktisk at udvinde disse metaller fra den brugte fosfor. Nu, et hold ledet af Kanazawa University i Japan har udviklet en renere metode.

Som rapporteret i Affaldshåndtering , i stedet for at bruge syreekstraktionsmidler til at opløse de RE'er, der er fanget i de brugte lamper, Kanazawa-holdet henvendte sig til chelatorkemi. Chelatorer - organiske forbindelser, der indeholder elementer som N eller O - binder til metaller gennem elektrondonation. Dette giver dem mulighed for forsigtigt at udvaske RE'er fra den faste masse af en brugt fosfor, uden behov for stærke syrer.

"En ideel type chelatorforbindelse er kendt som amino-polycarboxylater, " forklarer medforfatter af undersøgelsen Ryuta Murase. "Disse bruges allerede til at fjerne giftige metaller fra fast affald. Vi fandt ud af, at de også var meget effektive til at udvinde VE fra brugt fosfor - især yttrium og lanthan, som bruges i de mere kemisk reaktive røde fosforstoffer. Den bedste præstation var af chelatoren EDTA, sandsynligvis fordi det danner de stærkeste komplekser med metallerne."

For at øge udvindingshastigheden, holdet tilføjede en anden ingrediens til deres proces:mekanisk-kemisk energi. Planetarisk kuglefræsning - formaling af et fast stof til fine partikler mellem lag af små, hårde bolde i et roterende kammer - viste sig at øge udbyttet af RE'er, når de blev udført under chelatorbehandling. Dette er fordi, en gang malet, det større overfladeareal af de pulveriserede phosphorstoffer gav lettere adgang til de udvaskelige metaller indeni.

"Vi arbejdede hårdt for at optimere processen i alle detaljer, inklusive temperatur, pH, fræsehastighed, kuglestørrelse, og andre faktorer, " siger den tilsvarende forfatter Hiroshi Hasegawa. "Vores indsats gav pote, og de økonomisk vigtigste VE-metaller blev udvasket fra brugte lamper med genindvindinger fra 53 procent til 84 procent. Genbrug af VE vil være afgørende for bæredygtig teknologi, og vi håber at vise, at det kan gøres rent og effektivt."