Forskare vid Rice University har utvecklat en process för att extrahera sällsynta jordartsmetaller från kasserade magneter med mindre energi och färre kemikalier än traditionella metoder. Tekniken, publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences, värmer avfalls-material snabbt med elektricitet och använder klorGas för att separera värdefulla element. Detta tillvägagångssätt kan hjälpa till att möta den växande efterfrågan på dessa kritiska material genom att utnyttja elektroniskt avfall.
Sällsynta jordartsmetaller (REEs) är essentiella för elektronik som telefoner och laptops, men att återvinna dem från e-avfall har varit en utmaning. Ett team ledd av James Tour, professor i materialvetenskap och nanoingenjörsvetenskap vid Rice University, har utformat en metod som adresserar detta genom att rikta in sig på avfalls-magneter, såsom de av neodym-järn-bor- och samarium-kobolt-typer.
Processen bygger på flash joule-uppvärmning, upptäckt av Tours grupp 2018 för att omvandla kolkällor till grafen. År 2023 förfinade de den med klorGas. Malda magneter, först uppvärmda till 800°C för att avmagnetisera och mjukna dem, placeras på en kolplattform inuti en glaskammare. En elektrisk ström värmer materialet snabbt till tusentals grader Celsius på sekunder. KlorGas reagerar sedan med icke-REE-komponenter som järn, och bildar klorider med låga kokpunkter—järnklorid förångas vid 315°C, jämfört med järnets 3 000°C—vilket gör att de deponeras på kammarväggarna. REEs förblir som oxider eller oxiklorider på plattformen, vilket ger över 90% renhet och återvinner mer än 90% av elementen. Resten kan remagnetiseras genom exponering för en magnet.
Tour betonade potentialen för USA: “Landet skyndar sig för att se hur vi kan få dessa [REEs],” sa han. “Och i vår argumentation ligger det allt i vårt avfall… Vi har det här, dra bara ut det från avfallet igen.” Jämfört med hydrometallurgisk extraktion, som Tour kallar “en rörig, rörig process” på grund av dess tunga användning av syror och lösningsmedel, minskar denna metod energianvändningen med 87%, utsläpp av växthusgaser med 84% och driftskostnader med 54%. Med 66,2 miljoner ton e-avfall producerat globalt 2022—där REE-koncentrationer överstiger naturliga malmer—och gruvdriftens miljöpåverkan tillade Tour: “Du kan lika gärna hämta det från avfall.” Tekniken kan utvidgas till andra former av e-avfall.