Peneliti di Universitas Rice telah mengembangkan proses untuk mengekstrak elemen tanah jarang dari magnet yang dibuang menggunakan energi lebih sedikit dan bahan kimia lebih sedikit daripada metode tradisional. Teknik ini, yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, memanaskan bahan limbah dengan cepat menggunakan listrik dan menggunakan gas klorin untuk memisahkan elemen berharga. Pendekatan ini dapat membantu memenuhi permintaan yang semakin meningkat untuk bahan kritis ini dengan memanfaatkan limbah elektronik.
Elemen tanah jarang (REEs) sangat penting untuk elektronik seperti ponsel dan laptop, tetapi memulihkannya dari limbah elektronik telah menjadi tantangan. Sebuah tim yang dipimpin oleh James Tour, seorang profesor ilmu material dan nanoengineering di Universitas Rice, telah merancang metode yang mengatasi hal ini dengan menargetkan magnet limbah, seperti yang dari jenis neodymium-iron-boron dan samarium-kobalt.
Proses ini dibangun di atas pemanasan joule kilat, yang ditemukan oleh kelompok Tour pada tahun 2018 untuk mengubah sumber karbon menjadi grafena. Pada tahun 2023, mereka menyempurnakannya dengan gas klorin. Magnet yang digiling, pertama kali dipanaskan hingga 800°C untuk mendemagnetisasi dan melunakkannya, ditempatkan pada platform karbon di dalam ruang kaca. Arus listrik memanaskan material dengan cepat hingga ribuan derajat Celsius dalam hitungan detik. Gas klorin kemudian bereaksi dengan komponen non-REE seperti besi, membentuk klorida dengan titik didih rendah—klorida besi menguap pada 315°C, dibandingkan dengan 3.000°C besi—memungkinkan mereka menempel pada dinding ruang. REE tetap sebagai oksida atau oksiklorida pada platform, menghasilkan kemurnian lebih dari 90% dan memulihkan lebih dari 90% elemen. Residu dapat diremagnetisasi dengan paparan magnet.
Tour menekankan potensi bagi AS: “Negara ini sedang bergegas untuk melihat bagaimana kita bisa mendapatkan ini [REEs],” katanya. “Dan, dalam argumen kami, semuanya ada di limbah kita… Kita punya itu di sini, cukup tarik kembali dari limbah.” Dibandingkan dengan ekstraksi hidrometalurgi, yang disebut Tour sebagai “proses berantakan, berantakan” karena penggunaan asam dan pelarut yang berat, metode ini mengurangi penggunaan energi sebesar 87%, emisi gas rumah kaca sebesar 84%, dan biaya operasional sebesar 54%. Dengan 66,2 juta ton limbah elektronik yang diproduksi secara global pada 2022—di mana konsentrasi REE melebihi bijih alami—dan dampak lingkungan penambangan, Tour menambahkan: “Lebih baik ambil dari limbah.” Teknik ini mungkin dapat diperluas ke bentuk limbah elektronik lainnya.