Wissenschaftler entwickeln umweltfreundliche Methode zur Rückgewinnung seltener Erden aus Kohleflugasche
Forscher am Georgia Institute of Technology haben eine einfache Methode entwickelt, um Seltenerdelemente aus Kohleflugasche mithilfe einer ionischen Flüssigkeit zurückzugewinnen und so gefährliche Stoffe zu vermeiden. In einem Artikel in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology erklären die Wissenschaftler, dass ionische Flüssigkeiten als umweltfreundlich und wiederverwendbar gelten. Eine davon, Betainiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid oder [Hbet][Tf2N], löst selektiv Seltenerdoxide gegenüber anderen Metalloxiden. Den Wissenschaftlern zufolge löst sich die ionische Flüssigkeit beim Erhitzen in Wasser auf und trennt sich beim Abkühlen in zwei Phasen. Vor diesem Hintergrund testeten sie, ob sie die gewünschten Elemente effizient und gezielt aus der Kohleflugasche herausziehen und ob sie effektiv gereinigt werden kann, um einen sicheren und abfallarmen Prozess zu schaffen. Dazu behandelte das Team Kohleflugasche mit einer alkalischen Lösung vor und trocknete sie. Anschließend erhitzten sie die in Wasser suspendierte Asche mit [Hbet][Tf2N], wodurch eine einzelne Phase entstand. Beim Abkühlen trennten sich die Lösungen. Die ionische Flüssigkeit extrahierte mehr als 77 % der Seltenerdelemente aus frischem Material und einen noch höheren Prozentsatz (97 %) aus verwitterter Asche, die jahrelang in einem Lagerbecken gelagert worden war. Im letzten Schritt des Prozesses wurden die Seltenerdelemente mit verdünnter Säure aus der ionischen Flüssigkeit entfernt. Die Forscher stellten außerdem fest, dass die Zugabe von Betain während des Auslaugungsschritts die Menge der extrahierten Seltenerdelemente erhöhte. Zu den gefundenen Elementen gehörten Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Neodym und Dysprosium. Abschließend testete das Team die Wiederverwendbarkeit der ionischen Flüssigkeit, indem es sie mit kaltem Wasser ausspülte, um überschüssige Säure zu entfernen. Dabei stellte es fest, dass sich die Extraktionseffizienz auch nach drei Auslaugungs- und Reinigungszyklen nicht veränderte. „Dieser abfallarme Ansatz erzeugt eine Lösung, die reich an Seltenerdelementen ist und nur wenige Verunreinigungen aufweist. Er könnte zum Recycling wertvoller Materialien aus der in Lagerbecken gelagerten Kohleflugasche verwendet werden“, erklärten die Wissenschaftler in einer Medienmitteilung. Die Ergebnisse könnten auch für Kohle produzierende Regionen wie Wyoming von entscheidender Bedeutung sein, die angesichts der sinkenden Nachfrage nach fossilen Brennstoffen ihre lokale Industrie neu erfinden möchten.
Beitragszeit: 04.07.2022 