Forscher des Idaho National Laboratory in den USA nutzten eine Wasseraufbereitungstechnologie, um Seltenerdmetalle und Übergangsmetalle selektiv zu trennen.
Ein kürzlich von Nature Communications veröffentlichter Artikel beschreibt diesen chemischen Prozess, der den Energie- und Produktverbrauch beim Recycling von Seltenerdmetallen reduziert.
Diese neue Methode beinhaltet die Verwendung von Dimethylether, einer gasförmigen Verbindung und eines der frühesten kommerziellen Kältemittel. Diese Verbindung treibt die fraktionierte Kristallisation bei einem Prozess an, bei dem Chemikalien entsprechend ihrer Löslichkeit geteilt werden, um Seltenerdmetalle und Übergangsmetalle von Abfallmagneten zu trennen.
Caleb Stetson, der experimentelle Leiter des Projekts, sagte in einem Medienstatement: "Der Prozess beginnt mit einem Magneten, der nicht mehr nützlich ist. Er wird geschnitten und zu Spänen geschliffen."
Anschließend werden die magnetischen Chips in eine Lösung mit einer Auslaugung gegeben, die verwendet wird, um selektiv Metalle aus dem Material zu extrahieren. Sobald das benötigte Metall aus dem Material in die Flüssigkeit ausgelaugt ist, können wir den Behandlungsprozess anwenden.
Der durch Dimethylether angetriebene Prozess verbraucht viel weniger Energie und Druck als herkömmliche Methoden und wird in der Regel bei sehr hohen Temperaturen durchgeführt. Andererseits kann die fraktionierte Kristallisation bei Umgebungstemperatur durchgeführt werden, wobei nur eine leichte Erhöhung von etwa 5-Atmosphären erforderlich ist. Im Gegensatz dazu ist eine ungeöffnete 12-Unzen-Dose Soda 3,5 Atmosphären. Dieser geringere Energie- und Stressaufwand spart auch Geld.
Weniger Abfall
Laut Wissenschaftlern, die am Projekt beteiligt sind, verwendet die wettbewerbsfähige Technologie auch zusätzliche chemische Reagenzien, um Sedimentation und andere Separationen anzutreiben, was unweigerlich zu zusätzlichem Abfall wird und wirtschaftliche und ökologische Folgen mit sich bringt. Dies ist nicht der Fall bei der fraktionierten Kristallisation von Dimethylether.
In ihrem Papier wiesen die Forscher darauf hin, dass sie Dimethylether gewählt haben, weil es leicht wiederhergestellt werden kann, wodurch die Mängel früherer Versuche überwunden wurden, Lösungsmittel zur Trennung von Schlüsselsubstanzen zu verwenden. Durch Reduzierung des Drucks und anschließende Neukomprimierung des Gases am Ende des Experiments konnte das Team das Lösungsmittel zurückgewinnen und es in zukünftigen Zyklen wiederverwenden.
Dieser Prozess hat weitere Vorteile. Stetson sagte: "Die Temperatur der Verdampfungskristallisation ist schwierig einzustellen, aber dieser fraktionierte Kristallisationsprozess eliminiert all diese Herausforderungen." "Um verschiedene Komponenten von der metallhaltigen Lösung zu trennen, müssen wir die Temperatur nur um zehn Grad anpassen."
Bei der Entwicklung dieses lösemittelbasierten Null-Abfall-Metallrückgewinnungsprozesses arbeitete das Team eng mit einigen elektrochemischen Seltenerdmetallrückgewinnungsprozessen zusammen, die bereits im Labor existierten. Dazu gehört auch das Projekt E-RECOV, bei dem elektrochemische Batterien verwendet werden, um Metalle aus entsorgten elektronischen Produkten effektiv zu gewinnen.
Nach Ansicht der Wissenschaftler dürfte eine Verringerung der Energieintensität und des Abfallanteils des Recycling von Schlüsselmaterialien nicht nur ökologische Vorteile bringen, sondern auch Industrieländer ermutigen, diese Prozesse vor Ort statt auf See durchzuführen.