Wissenschaftler entwickeln umweltfreundliche Methode zur Rückgewinnung von REE aus Kohleflugasche
Forscher am Georgia Institute of Technology haben eine einfache Methode zur Rückgewinnung seltener Erdelemente aus Kohleflugasche mithilfe einer ionischen Flüssigkeit und unter Vermeidung gefährlicher Materialien entwickelt. In einem in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology veröffentlichten Artikel erklären die Wissenschaftler, dass ionische Flüssigkeiten als umweltfreundlich und wiederverwendbar gelten. Insbesondere Betainiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid oder [Hbet][Tf2N] löst Seltenerdoxide selektiv gegenüber anderen Metalloxiden. Den Wissenschaftlern zufolge löst sich die ionische Flüssigkeit beim Erhitzen außerdem auf einzigartige Weise in Wasser auf und trennt sich beim Abkühlen in zwei Phasen. Da sie dies wussten, testeten sie, ob die gewünschten Elemente effizient und bevorzugt aus der Flugasche der Kohle entfernt werden könnten und ob sie effektiv gereinigt werden könnte, um einen Prozess zu schaffen, der sicher ist und wenig Abfall erzeugt. Dazu hat das Team Kohleflugasche mit einer alkalischen Lösung vorbehandelt und getrocknet. Anschließend erhitzten sie in Wasser suspendierte Asche mit [Hbet][Tf2N], wodurch eine einzige Phase entstand. Beim Abkühlen trennten sich die Lösungen. Die ionische Flüssigkeit extrahierte mehr als 77 % der Seltenerdelemente aus frischem Material und gewann einen noch höheren Prozentsatz (97 %) aus verwitterter Asche zurück, die jahrelang in einem Lagerbecken verbracht hatte. Der letzte Teil des Prozesses bestand darin, Seltenerdelemente mit verdünnter Säure aus der ionischen Flüssigkeit zu entfernen. Die Forscher fanden außerdem heraus, 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. Schließlich testete das Team die Wiederverwendbarkeit der ionischen Flüssigkeit, indem es sie mit kaltem Wasser abspülte, um überschüssige Säure zu entfernen, und stellte fest, dass sich ihre Extraktionseffizienz über drei Auslaugungs-Reinigungszyklen hinweg nicht veränderte. „Dieser abfallarme Ansatz erzeugt eine Lösung, die reich an Seltenerdelementen und begrenzten Verunreinigungen ist und zur Wiederverwertung wertvoller Materialien aus der Fülle an Kohleflugasche in Lagerbecken genutzt werden könnte“, sagten die Wissenschaftler in einer Medienerklärung. 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.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 04.07.2022 