Vědci z ETH Zurich vyvinuli rychlou a účinnou metodu extrakce europia z použitých zářivek. Používají sloučeninu síry a wolframu, která působí jako „magnet“ na kov, čímž zjednodušují tradiční proces, který se skládá z více než 100 fází, na jednu reakci.
- Nová metoda extrakce europia z elektronického odpadu.
- Jednoduchý, čistý proces bez agresivních chemikálií.
- Až 50krát účinnější než tradiční metody.
- Snížení emisí o 80 % ve srovnání s těžbou nerostných surovin.
- Technologie je připravena k rozšíření a použití na místní úrovni.
Rychlý a účinný způsob získávání cenných materiálů ze starých technologických zařízení
Po celém světě se hromadí zapomenuté telefony, vyhořelé žárovky a další elektronická zařízení. Znepokojující není jen jejich objem, ale také skrytá hodnota, která se s nimi ztrácí. Mnohé z nich obsahují vzácné prvky, jako je europt, které mají zásadní význam pro moderní technologie a zejména pro energetickou transformaci. V Evropské unii se každoročně recykluje méně než 1 % těchto kovů.
Čína mezitím kontroluje 90 % světového trhu s recyklovanými prvky vzácných zemin, což jí dává obrovskou strategickou výhodu nad dodavatelskými řetězci čistých technologií.
EarthSnap: švýcarská inovace pro těžbu prvků vzácných zemin
Nedávný výzkum ETH Zurich nabízí radikální změnu: efektivní, ekonomický a ekologický způsob těžby europia z elektronického odpadu, zejména z fluorescenčních zářivek, které již byly vyřazeny.
Tato inovace, nazvaná EarthSnap, využívá sloučeninu na bázi síry a wolframu, která usnadňuje extrakci europia bez použití obvyklých agresivních průmyslových procesů.
Europium ve starých gadžetech: zapomenutý poklad
Chemik Marie Perrin, doktorandka ETH Zurich, našla přímý způsob extrakce europia z luminiscenčních zářivek, při kterém nahradila více než 100 fází extrakce rozpouštědly jednou rychlou a selektivní reakcí.
Ve svých testech se týmu podařilo extrahovat téměř veškerý europium v jednom kroku, bez nutnosti vypalování nebo loužení fosforového prachu z žárovek kyselinami. To nejenže zabraňuje vzniku nebezpečného odpadu, ale také radikálně zjednodušuje proces.
Pro představu: fosforový prach z jedné žárovky obsahuje až 17krát více vzácných zemin než nejlepší přírodní minerál. Místní zpracování by tento odpad proměnilo v cenný zdroj nezávislý na dovozu.
Atomy síry na pomoc
Klíčem k řešení je žlutý prášek vyvinutý Perrinem. Tato sloučenina působí jako „chemický magnet“: mění náboj europia přenosem elektronů mezi atomy síry, čímž usnadňuje srážení kovu a jeho filtraci.
Výsledkem je pevný koordinační polymer, který se rychle oddělí od zbytku směsi. Vše se odehrává při pokojové teplotě nebo mírném zahřátí, bez ultrafialových lamp a toxických činidel.
Tento proces umožňuje získat 50krát více europia než při použití stávajících metod separace, a to vše v jednoduchých a bezpečných laboratorních podmínkách.
Nejkratší cesta k cíli
Tradiční zpracování vzácných zemin zahrnuje více než sto fází kapalné extrakce, z nichž každá je spojena se spotřebou kyselin, petroleje a elektrické energie. Metoda ETH Zurich to umožňuje obejít extrakcí europa s selektivitou 1000krát vyšší ve srovnání s jinými kovy, jako je yttrium.
Kromě toho generuje méně než 5 % sekundárního odpadu, používá činidlo, které lze regenerovat a znovu použít, a jako jediný vedlejší produkt produkuje malé množství oxalátu, který je mnohem snáze zpracovatelný.
Díky tomu tým věří, že nová metoda snižuje emise skleníkových plynů o více než 80 % ve srovnání s tradiční těžbou europia.
Elektronický odpad – místní zdroj
Jen v Evropě se každoročně vyhodí miliony zářivek. Přestože jsou již nepoužívané, jejich obsah fosforu legovaného europem je stále cenný. Například ve Švýcarsku by běžný odpad z lamp stačil k pokrytí celé národní spotřeby europia, pokud by byl recyklován v zemi.
To by umožnilo zabránit vývozu toxického odpadu a závislosti na zahraničních trzích a zároveň stimulovat cirkulární ekonomiku pomocí technologií vyvinutých v zemi.
Situace vyžaduje okamžitá opatření: v roce 2022 bylo ve světě vyprodukováno 62 milionů tun elektronického odpadu. Očekává se, že do roku 2030 tento údaj dosáhne 82 milionů. Těžba pouze části cenných kovů obsažených v těchto odpadech by mohla financovat jejich odpovědnou recyklaci a snížit zátěž těžebního průmyslu.
Z laboratoře do průmyslu: REEcover
Marie Perren a Victor Mugel již založili spin-off společnost s názvem REEcover za účelem rozšíření této technologie.
Jejich prvním cílem je vyvinout kompaktní zařízení schopné recyklovat použité žárovky, ale v budoucnu plánují rozšířit tuto metodu na neodymové a dysprosiové magnety používané ve větrných turbínách a elektromotorech.
Po extrakci europia se přemění na oxid europia, který je připraven k výrobě nových fosforů nebo high-tech magnetů. Síra se zase recykluje prakticky bez ztráty účinnosti, což odpovídá cílům cirkulární ekonomiky, které Evropská unie prosazuje pomocí nových předpisů.
Testy ukazují, že činidlo si zachovává svou účinnost i po deseti cyklech a zbytky wolframu lze vyjmout jednoduchou krystalizací, což umožňuje uzavřít cyklus prakticky bez ztrát.
Potenciál
Tento průlom nabízí realistické a reprodukovatelné řešení jednoho z hlavních problémů současného zpracování odpadu. V případě úspěšného zavedení může:
- Snížit závislost na zemích, které kontrolují kriticky důležité suroviny.
- Využít již existující zdroje, jako je elektronický odpad, namísto pokračování v těžbě nových ložisek.
- Snížit dopad na životní prostředí technologického sektoru, který je dnes jedním z největších nepřímých zdrojů emisí.
- Podpořit vytvoření decentralizovaných platforem pro zpracování odpadu přizpůsobených místním nebo regionálním podmínkám.
- Podporovat kulturní posun směrem k opětovnému využívání strategických materiálů.
Díky těmto technologiím přestává být recyklace vzácných zemin nákladnou utopií a stává se reálným nástrojem pro přechod k spravedlivějšímu, udržitelnějšímu a vyváženějšímu modelu průmyslu.
