Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Κιότο ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο για τον διαχωρισμό και την ανακύκλωση σπάνιων γαιών (ΣΓΕ) από μαγνήτες που χρησιμοποιούνται σε καταναλωτικά και βιομηχανικά προϊόντα.
H νέα μέθοδος
«Οι ΣΓΕ, ιδιαίτερα το νεοδύμιο (Nd) και το δυσπρόσιο (Dy), είναι απαραίτητα συστατικά σε μαγνήτες υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιούνται σε διάφορες πράσινες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών οχημάτων (EV) και των ανεμογεννητριών», ανέφεραν οι ερευνητές σε δελτίο τύπου.
«Με την αύξηση της ζήτησης για αυτές τις τεχνολογίες, η αποτελεσματική ανακύκλωση αυτών των κρίσιμων υλικών έχει καταστεί κρίσιμη».
Η νέα μέθοδος, γνωστή ως διαδικασία επιλεκτικής εκχύλισης-εξάτμισης-ηλεκτρόλυσης (SEEE), αναπτύχθηκε για να αντιμετωπίσει την αυξανόμενη ανάγκη για βιώσιμη προμήθεια αυτών των κρίσιμων υλικών. Σε δοκιμές, η διαδικασία κατέδειξε ποσοστό ανάκτησης 96% για το νεοδύμιο (Nd) και 91% για το δυσπρόσιο (Dy).
«Η διαδικασία SEEE πέτυχε ποσοστά ανάκτησης 96% για το Nd και 91% για το Dy, με καθαρότητες και των δύο μετάλλων να ξεπερνούν το 90%», πρόσθεσαν οι ερευνητές.
Αποτελεσματική και βιώσιμη
Η κύρια πηγή για τις REE είναι η εξόρυξη, μια δραστηριότητα που συχνά συνδέεται με σημαντικές περιβαλλοντικές προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένης της διατάραξης της γης και της παραγωγής χημικών αποβλήτων.
Οι υπάρχουσες τεχνολογίες ανακύκλωσης, που βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στην υδρομεταλλουργία, μπορούν επίσης να είναι πολύπλοκες, απαιτώντας πολλαπλά στάδια και σημαντική εισροή ενέργειας, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την οικονομική τους βιωσιμότητα και το περιβαλλοντικό τους όφελος.
Ο στόχος της έρευνας του Πανεπιστημίου του Κιότο ήταν να αναπτυχθεί μια εναλλακτική λύση που να είναι ταυτόχρονα αποτελεσματική και πιο φιλική προς το περιβάλλον.
Δομημένη σε τρία στάδια
Η διαδικασία SEEE δομείται σε τρία διακριτά στάδια. Το πρώτο είναι η επιλεκτική εκχύλιση, όπου τα αποκόμματα μαγνητών βυθίζονται σε ένα μείγμα τηγμένου αλατιού που περιέχει χλωριούχο ασβέστιο (CaCl2) και χλωριούχο μαγνήσιο (MgCl2).
«Η προσθήκη φθοριούχου ασβεστίου (CaF2) βοηθά στον έλεγχο των απωλειών εξάτμισης και στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της εκχύλισης», εξήγησαν οι ερευνητές.Αυτό το βήμα απομονώνει τις επιθυμητές REE από άλλα υλικά στον μαγνήτη, όπως ο σίδηρος και το βόριο.
Το δεύτερο στάδιο είναι η επιλεκτική εξάτμιση. Σε αυτή τη φάση, οι παράγοντες εκχύλισης και άλλα υποπροϊόντα από το πρώτο στάδιο απομακρύνονται, αφήνοντας πίσω τους ένα συμπυκνωμένο μείγμα των στοχευμένων στοιχείων σπάνιων γαιών.
Το τρίτο και τελευταίο στάδιο είναι η επιλεκτική ηλεκτρόλυση. «Τα εκχυλισμένα REE διαχωρίζονται ηλεκτροχημικά», σημειώνεται στο δελτίο τύπου.
Αυτό είναι δυνατό επειδή τα διαφορετικά στοιχεία έχουν διακριτά δυναμικά σχηματισμού, επιτρέποντας την ανάκτησή τους σε μεταλλική μορφή υψηλής καθαρότητας.
«Η διαδικασία SEEE θα μπορούσε να διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη διασφάλιση σταθερής προμήθειας REE, μειώνοντας παράλληλα την εξάρτηση από νέες δραστηριότητες εξόρυξης, οι οποίες συχνά έχουν σημαντικό περιβαλλοντικό κόστος», τονίζεται στο δελτίο τύπου.
Πολλαπλές επιπτώσεις
Οι ερευνητές προτείνουν ότι η μεθοδολογία πίσω από τη διαδικασία SEEE θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί για άλλες δύσκολες προκλήσεις διαχωρισμού, όπως η επανεπεξεργασία χρησιμοποιημένων πυρηνικών καυσίμων.
«Ενώ η διαδικασία SEEE έχει επιδείξει σημαντικό δυναμικό, οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι απαιτούνται περαιτέρω τεχνικές έρευνες για την πλήρη ενσωμάτωσή της σε βιομηχανικές εφαρμογές», κατέληξε η ομάδα.
Χρησιμοποιώντας μια νέα χημική μέθοδο χωρίς οξύ, η ομάδα εξήγαγε στοιχεία σπάνιων γαιών όπως νεοδύμιο, πρασεοδύμιο και δυσπρόσιο, καθώς και χρυσό, χαλκό, αλουμίνιο και χάλυβα υψηλής καθαρότητας.
www.worldenergynews.gr
