Teknologier til at udvinde, rense kritiske sjældne jordarters metaller kunne være en game changer

Teknologien – udviklet og patenteret fra Nien-Hwa Linda Wangs laboratorium, Purdues Maxine Spencer Nichols professor i kemiteknik – har med succes vist at adskille de sjældne jordarters metaller uden de ødelæggende miljøeffekter af konventionelle syrebaserede metoder med højt udbytte og renhed.

En del af denne teknologi blev offentliggjort 31. marts i Royal Society of Chemistry-publikationen Grøn Kemi .

"Omkring 60 % af de sjældne jordarters metaller bruges i magneter, der er nødvendige i næsten alles dagligdag. Disse metaller bruges i elektronik, flyvemaskiner, hybridbiler og endda vindmøller, " sagde Wang. "Vi har i øjeblikket en dominerende udenlandsk kilde til disse metaller, og hvis udbuddet af en eller anden grund skulle være begrænset, det ville være ødelæggende for folks liv. Det er ikke sådan, at ressourcen ikke er tilgængelig i USA, men at vi har brug for en bedre, renere måde at behandle disse sjældne jordarters metaller på."

Ifølge Wang, efter Kina reducerede eksportkvoterne for sjældne jordarters metaller i 2010, omkostningerne ved sjældne jordarters magneter til en vindmølle steg fra $80, 000 til $500, 000. Efter Kina lempede eksportrestriktionerne 18 måneder senere, priserne vendte tilbage til lavere niveauer end i 2010.

"Konventionelle metoder til fremstilling af sjældne jordarters grundstoffer med høj renhed anvender tofasede væske-væske-ekstraktionsmetoder, som kræver tusindvis af mixer-settler-enheder i serie eller parallelt og genererer store mængder giftigt affald, " sagde Wang. "Vi bruger et to-zone ligand-assisteret forskydningskromatografisystem med en ny zoneopdelingsmetode, der producerer høj renhed (> 99 %) metaller med høje udbytter (> 99%)."

Wangs ligand assisterede metode har potentialet til effektiv og miljøvenlig oprensning af de sjældne jordarters metaller fra alle kilder til genbrugsprodukter, såsom affaldsmagneter og malmbaserede kilder og hjælper med at transformere sjældne jordarters behandling til en cirkulær, bæredygtig proces.

"Vi fortsætter med at arbejde flittigt i laboratoriet for at lære, hvordan man tilpasser det ligand-assisterede system til mange variationer, vi ser i kildemateriale, og er glade for at samarbejde med og vurdere egnetheden af ​​potentielle partnere kildemateriale, hvad enten det er genbrugte magneter og batterier, kulaske eller indenlandsk udvundet malm.

Joe Pekny, en Purdue-professor i kemiteknik sagde, at Wangs innovation gør det muligt for USA at genindtræde på markedet for sjældne jordarters metaller på en betydelig måde og bæredygtig måde.

"Det spændende er, at USA har de sjældne jordarters metaller til at imødekomme de voksende krav fra det amerikanske marked og andre markeder rundt om i verden og reducerer vores afhængighed af udenlandske kilder, " sagde Pekny. "Lindas metode erstatter en meget ineffektiv proces og erstatter den med en jordvenlig, sikker udvindingsproces."