En ny metod för att använda cellulosa för att avlägsna neodym från e-avfall har utvecklats, vilket skulle kunna leda till effektivare återvinning.
Neodymium behövs för ren teknik som elfordon och vindkraftverk, och efterfrågan på det har ökat med cirka 400% under de senaste 20 åren. Att bryta detta sällsynta jordartsmetallämne har dock skadliga effekter på miljön, vilket kräver att mer Nd återvinns från e-avfall. Återhämtningen har också medfört ett antal utmaningar. Huvudmetoden för kommersiell återvinning är extraktion av lösningsmedel, men denna metod är låg selektiv, dyr och ohållbar på grund av användningen av giftiga organiska lösningsmedel.
Forskare vid Penn State University har utvecklat en ny metod där ny nanoteknik används för att återvinna neodym från växtcellulosa. Cellulosa är billigt, förnybart och rikligt. Tidigare arbete har gjorts på cellulosabaserade adsorbenter, men dessa har varit ineffektiva.
Ett Penn State-team har utvecklat ny bioteknik som kallas anionisk hårnanocellulosa (AHNC), där "hår" hänvisar till cellulosakedjor fästa vid ändarna av nanopartiklar. Nanopartikelns håriga lager är negativt laddat och lockar därmed positivt laddade Nd-joner. Detta skiljer Nd från andra joner i vattenmediet, såsom järn, kalcium och natriumjoner, och aggregerar tillräckligt med Nd-partiklar för effektiv återhämtning.
Amir Sheikhi, biträdande professor i kemiteknik och biomedicinsk teknik vid Penn State, säger: "Processen är effektiv när det gäller borttagningskapacitet, selektivitet och hastighet. Det kan uppnås på några sekunder genom att selektivt avlägsna element från några av de testade föroreningarna. Separera neodymiumet."
Processen kan också användas för att utvinna neodym från industriellt avloppsvatten, gruvsvansar och permanenta magneter som inte längre används.
"Detta bidrag till återvinning av sällsynta jordartsmetaller kommer att ha en strategisk och ekonomiskt bärkraftig inverkan på flera branscher", säger Sheikhi. "Ju mer neodym vi återvinner, desto fler el- och hybridbilar och vindkraftverk kan vi göra, vilket minskar trycket på miljön."
Sheikhi tillade att teamet för närvarande undersöker olika vägar för att utveckla kontinuerliga eller halv-batch adsorptionssystem, vilket kommer att bana väg för att skala upp processen.
