En ny metod för att använda cellulosa för att avlägsna neodym från e-avfall har utvecklats, vilket leder till effektivare återvinning.
Neodym 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 jordartsmetall har dock skadliga effekter på miljön, vilket kräver att mer Nd återvinns från e-avfall. Återhämtningen har också inneburit ett antal utmaningar. Den huvudsakliga metoden för kommersiell återvinning är lösningsmedelsextraktion, 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 forskarlag från Penn State har utvecklat ny bioteknik som kallas anjonisk hårnanocellulosa (AHNC), där "hår" avser cellulosakedjor fästa vid ändarna av nanopartiklar. Det håriga skiktet i nanopartikeln är negativt laddat och lockar därmed positivt laddade Nd-joner. Detta separerar Nd från andra joner i det vattenhaltiga mediet, såsom järn-, kalcium- och natriumjoner, och aggregerar tillräckligt med Nd-partiklar för effektiv återvinning.
Amir Sheikhi, biträdande professor i kemiteknik och biomedicinsk teknik vid Penn State, sa: "Processen är effektiv när det gäller borttagningskapacitet, selektivitet och hastighet. Det kan uppnås på några sekunder genom att selektivt ta bort element från vissa testade föroreningar. Separera neodymet."
Processen kan också användas för att extrahera neodym från industriellt avloppsvatten, gruvavfall och permanentmagneter som inte längre används.
"Detta bidrag till återvinning av sällsynta jordartsmetaller kommer att ha en strategisk och ekonomiskt livskraftig inverkan på flera industrier", sade Sheikhi. "Ju mer neodym vi återvinner, desto fler el- och hybridbilar och vindkraftverk kan vi tillverka, vilket minskar belastningen på miljön."
Sheikhi tillade att teamet för närvarande utforskar olika vägar för att utveckla kontinuerliga eller semi-batch adsorptionssystem, vilket kommer att bana väg för att skala upp processen.
