de.wedoany.com-Bericht: Forscher des Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben eine Methode entwickelt, um Seltenerdelemente (SEEs) direkt aus Kohleabfällen zu gewinnen.
Die Postdoktorandin Anuja Tripathi hat gemeinsam mit den Professoren Ching-Hua Huang und Xing Xie diese innovative Methode zur Rückgewinnung kritischer Seltenerdelemente aus Industrieabfällen entwickelt. Das Verfahren bietet einen Weg, um aus den riesigen Flugaschebeständen in den USA die für moderne Technologien benötigten Schlüsselmaterialien zu gewinnen.
Seltenerdelemente (SEEs) sind eigentlich nicht selten, aber extrem fein verteilt, sodass es schwierig ist, ausreichend hochkonzentrierte Lagerstätten für einen effizienten Abbau zu finden. Diese Elemente sind entscheidende Bestandteile von Elektromotoren, Windkraftanlagen, Verteidigungswaffensystemen und Smartphones. Derzeit ist die USA bei der Beschaffung dieser Elemente hauptsächlich auf ausländische Lieferketten angewiesen, was aufgrund dieser hohen Abhängigkeit geopolitische und nationale Sicherheitsrisiken birgt.
Die Lösung liegt bereits in den Kohledeponien der USA. Derzeit lagern landesweit etwa zwei Milliarden Tonnen Flugasche in Lagerbecken und auf Mülldeponien. Kohle enthält natürlicherweise Spuren von Seltenerdelementen; wenn die Kohle verbrannt wird, verbleiben diese Elemente in der Asche und werden konzentriert. Herkömmliche Extraktionsmethoden erfordern hohe Temperaturen und ätzende Säuren, was oft zu zusätzlicher Umweltverschmutzung führt.
Tripathis Durchbruch eliminiert diese reizenden Chemikalien. Das System basiert auf einer wiederverwendbaren, salzbasierten „ionischen Flüssigkeit", die unter den Bedingungen der wässrigen chemischen Zersetzung stabil bleibt. Zunächst spült die ionische Flüssigkeit die Flugasche und zieht die Seltenerdelemente aus dem Abfall; anschließend legen die Wissenschaftler eine elektrische Spannung an die Flüssigkeit an, wodurch sich die wertvollen Elemente auf einer Sammeloberfläche ansammeln, von der die Forscher sie abkratzen können. Die Flüssigkeit kann gereinigt und wiederverwendet werden. Das Team kann durch Anpassung der Spannung gezielt bestimmte Metalle ansprechen; bei niedriger Spannung trennt das System Neodym (Nd) ab – einen Schlüsselbestandteil extrem starker Magnete im Bereich der sauberen Energie. Erste Labortests zeigen, dass das System fast die Hälfte des verfügbaren Neodyms erfolgreich zurückgewinnt.
Nachdem das chemische Prinzip im Labor bestätigt wurde, besteht der nächste Schritt in der Skalierung. Das Team muss nachweisen, dass das System Tonnen von Abfällen verarbeiten kann, nicht nur kleine Chargen, und wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein muss. Die Forscher geben an, dass derselbe elektrochemische Prozess in Zukunft auch zur Gewinnung Seltener Erden aus weggeworfenen Handys, ausgedienten Elektroauto-Batterien und alten medizinischen Abfällen eingesetzt werden könnte. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Environmental Science and Technology" veröffentlicht.
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