Zeldzame-aardmetalen terugwinnen uit oude elektronica

Zeldzame aarden zijn waardevolle ingrediënten in een variëteit aan moderne technieken. Ze zijn te vinden in mobiele telefoons, harde schijven in computers en in andere consumentenelektronica. Dus ook in producten die steeds vaker plaats moeten maken voor nieuwere en nóg betere versies.

Volgens het Amerikaanse Environmental Protection Agency, gooiden consumenten in de VS in 2012 ongeveer 3,4 miljoen ton elektronisch afval weg. En de steeds toenemende vraag – op de hele wereld – naar nieuwe consumentenelektronica leidt ook tot een steeds grotere behoefte aan zeldzame-aardmetalen. Het delven daarvan is moeilijk en kostbaar, maar ook het recyclen is niet echt gemakkelijker.

Obstakels

“Het terugwinnen van zeldzame aarden uit elektronisch afval is problematisch en er zijn diverse obstakels in de keten van productie tot infrastructuur voor het verzamelen, en tot het sorteren en verwerken”, zegt CMI-wetenschapper Ryan Ott. “We zoeken naar manieren om het verwerken onderdeel van die keten te maken waarbij we de zeldzame aarden beter kunnen scheiden.”

Op basis van eerder onderzoek bij Ames Laboratory, heeft Ott met zijn team een tweetraps vloeibaar-metaalextractieproces ontwikkeld dat gebruik maakt van de verschillen in oplosbaarheid van verschillende elementen.

“Magnesium heeft een goede oplosbaarheid met zeldzame aarden, vooral neodymium, en een slechte oplosbaarheid met andere componenten van magneten, zoals ijzer en borium”, aldus Ott.

Twee stappen

In de extractiemethode van CMI worden de afgedankte metalen gesmolten met magnesium. Door het lagere atoomgewicht van zeldzame aarden als neodymium, binden zij met het magnesium; de andere materialen blijven dan achter. De zeldzame aarden worden vervolgens gescheiden van het magnesium met behulp van vacuümdestillatie.

In de tweede stap wordt een ander materiaal gebruikt voor het binden en extraheren van de zeldzame aarden met een hoger atoomgewicht, zoals dysprosium. De belangrijkste doorbraak was het vinden van de beste manier voor deze tweede stap, zegt Ott.

“Extractie van de zwaardere zeldzame-aardmetalen was altijd het probleem bij dit proces, en deze materialen zijn nu net het kostbaarst. Om te komen tot een grootschalige recyclingmethode was het dus essentieel om dit te realiseren.”

Meer informatie met betrekking tot licenties voor deze technologie is te verkrijgen bij Craig Forney van Iowa State University’s Office of Intellectual Property and Technology Transfer, 515-294-9513, ceforney@iastate.edu