Inovatívny spôsob môže posilniť surovinovú nezávislosť Európy a Ameriky od Číny, ktorá dominuje na trhu so vzácnymi zeminami.
Dr. Miloslav Polášek, vedúci vedeckej skupiny koordinačnej chémie v ÚOCHB AV ČR, a Kelsea Grace Jonesová, doktorandka vo vedeckej skupine Dr. Miloslava Poláška. Zdroj: ÚOCHB. Foto: Tomáš Belloň/ÚOCHB
Vedecký tím Miloslava Poláška z Ústavu organickej chémie a biochémie Akadémie vied Českej republiky (ÚOCHB AV ČR) vyvinul nový spôsob separácie lantanoidov, prvkov vzácnych zemín. Tie sa vo veľkej miere využívajú v elektronike, medicíne, automobilovom a obrannom priemysle.
Unikátna metóda umožňuje získať kovy, napríklad neodym alebo dysprózium, z použitých neodymových magnetov. Všetko pritom prebieha ekologickou cestou zrážaním vo vode, čiže bez organických rozpúšťadiel a toxických látok. Výsledky výskumu uverejnil prestížny vedecký časopis Journal of the American Chemical Society (JACS).
Pozrite si
Hlad po vzácnych kovoch
Na svete je po vzácnych zeminách veľký dopyt, ktorý poháňa predovšetkým ich využitie v extrémne silných neodymových magnetoch. Tie umožňujú efektívne premieňať pohyb na elektrickú energiu a naopak. Nezaobídu sa bez nich výrobcovia elektrických áut, veterných elektrární, mobilných telefónov, počítačov alebo dátových centier. S rozvojom týchto odvetví stúpa aj dopyt po vzácnych zeminách. Ich ťažba a spracovanie sú však energeticky veľmi náročné a zostáva po nich obrovské množstvo toxického a rádioaktívneho odpadu.
Lantanoidy sú skupinou 15 chemických prvkov s atómovými číslami 57 až 71, ktoré nasledujú v periodickej tabuľke za lantánom (La). Všetky patria do tzv. vnútorných prechodných prvkov a majú veľmi podobné chemické vlastnosti.
Na trhu s lantanoidmi dominuje Čína, ktorá tak získava silnú páku na Európu a Severnú Ameriku. Je preto strategicky výhodné sústrediť sa na tzv. mestskú ťažbu (urban mining), teda na recykláciu, obnovu a opätovné využitie materiálov z vyradených zariadení, napríklad elektrických vozidiel, ktoré sa stanú významným domácim zdrojom vzácnych zemín.
Ekologická recyklácia neodymových magnetov
„Rastúcu spotrebu nepokryjeme do budúcna len primárnou ťažbou. Vieme, že najneskôr do desiatich rokov bude nutné hospodáriť s materiálmi šetrnejšie. Aby sme to dokázali, musí vývoj nových technológií začať už teraz,“ upozorňuje Miloslav Polášek, vedúci vedeckej skupiny koordinačnej chémie. „Naša metóda rieši zásadné problémy recyklácie neodymových magnetov. Dokážeme od seba deliť tie správne prvky tak, aby bolo možné vyrobiť nové magnety. Sme ekologickí a veríme, že našu metódu možno využiť aj v priemyslovom meradle. Chemické prvky nestrácajú našťastie na rozdiel od plastov opakovaným spracovaním svoje vlastnosti, ich recyklácia je tak trvalo udržateľná a môže kompenzovať klasickú ťažbu.“
Unikátny spôsob recyklácie vzácnych zemín z ÚOCHB AV ČR môže posilniť surovinovú nezávislosť. Zdroj: Youtube/ÚOCHB
Téma, ktorej sa Poláškova skupina dlhodobo venuje, je súčasťou doktorandskej práce Kelsey G. Jonesovej. „Podarilo sa nám vyvinúť nový typ chelátorov, teda molekúl, ktoré viažu kovové ióny. Chelátor z rozpustených magnetov cielene vyzráža neodym, kým dysprózium zostane v roztoku, a tak sa prvky od seba jednoducho oddelia. Metódu možno jednoducho upraviť aj pre ďalšie kovy vzácnych zemín, lantanoidy obsiahnuté v neodymových magnetoch,“ opisuje Kelsea G. Jonesová a zdôrazňuje, „separácia prebieha vo vode bez toho, aby vznikal nebezpečný odpad. Dosahujeme pritom rovnaké alebo lepšie výsledky ako súčasné priemyslové metódy, ktoré pracujú s organickými rozpúšťadlami a toxickými činidlami.“
Pozrite si
Patent v pravý čas
Nová technológia je patentovaná a v pravý čas reaguje na zásadný globálny problém. „V súčasnej dobe netrpezlivo čakáme na výsledky štúdie uskutočniteľnosti, ktorá má čo najlepšie nasmerovať výsledky výskumu z laboratória do praxe. Verím, že v spolupráci s investormi a obchodnými partnermi, ktorých oslovujeme, má nová technológia z ÚOCHB AV ČR potenciál ovplyvniť široké spektrum priemyslových odvetví,“ uviedol Milan Prášil, riaditeľ transferovej spoločnosti IOCB Tech.
Výskum prináša ešte jedno dôležité zistenie. V neodymových magnetoch novších elektrických áut sa používa prvok holmium. Vedci z tímu Miloslava Poláška to zistili analýzou vzoriek z elektromotorov európskych a čínskych áut. Odborné publikácie pritom tento fakt zatiaľ neuvádzajú a väčšina recyklačných projektov s ním pri spracovaní odpadu z elektroáut nepočíta. Aktuálne zistenia nepochybne ovplyvnia ďalšie vývojové a recyklačné projekty, a to nielen v automobilovom priemysle.
Zdroj: TS Ústav organickej chémie a biochémie AV ČR, v. v. i.
(zh)
