Moderne technologie is afhankelijk van een set van 17 elementen aan de voet van het periodiek systeem. Bekend als zeldzame aardmetalen (RE's), veel van deze metalen zijn sterk magnetisch, en gebruik vinden in de computer, groene stroom en andere technologieën. Echter, door stijgende prijzen, juridische kwesties en de moeilijkheid van mijnbouw, het veiligstellen van hun bevoorrading is een grote wetenschappelijke en politieke uitdaging.

Verschillende RE's, zoals yttrium (Y) en europium (Eu), worden gebruikt als fosforen in fluorescentielampen (FL's). Deze lampen vervangen steeds vaker traditionele gloeilampen, maar hebben een beperkte levensduur. FL's aan het einde van hun levensduur zijn dus een potentieel enorme bron van HE's - een voorbeeld van "technosferische mijnbouw" - maar er zijn harde en vervuilende processen nodig om deze metalen daadwerkelijk uit de verbruikte fosforen te extraheren. Nutsvoorzieningen, een team onder leiding van de Kanazawa University in Japan heeft een schonere methode ontwikkeld.

Zoals gemeld in Afvalbeheer , in plaats van zuurextractiemiddelen te gebruiken om de RE's op te lossen die in de gebruikte lampen zitten, het Kanazawa-team wendde zich tot chelatorchemie. Chelatoren - organische verbindingen die elementen bevatten zoals N of O - binden aan metalen door middel van elektronendonatie. Hierdoor kunnen ze voorzichtig RE's uitlogen uit de vaste massa van een verbruikte fosfor, zonder de noodzaak van sterke zuren.

"Een ideaal type chelatorverbinding staat bekend als aminopolycarboxylaten, " legt studie co-auteur Ryuta Murase uit. "Deze worden al gebruikt om giftige metalen uit vast afval te verwijderen. We ontdekten dat ze ook zeer efficiënt waren in het extraheren van RE's uit verbruikte fosforen, vooral yttrium en lanthaan, die worden gebruikt in de meer chemisch reactieve rode fosforen. De beste prestatie was van de chelator EDTA, waarschijnlijk omdat het de sterkste complexen vormt met de metalen."

Om de extractiesnelheid te verhogen, het team voegde een tweede ingrediënt toe aan hun proces:mechanisch-chemische energie. Planetair kogelfrezen:een vaste stof tot fijne deeltjes malen tussen lagen van kleine, harde ballen in een roterende kamer - bleek de opbrengst van RE's te verhogen wanneer ze werden uitgevoerd tijdens chelatorbehandeling. Dit is zo omdat, eenmaal gemalen, het grotere oppervlak van de verpulverde fosforen verschafte gemakkelijker toegang tot de uitloogbare metalen binnenin.

"We hebben hard gewerkt om het proces tot in detail te optimaliseren, inclusief temperatuur, pH, freessnelheid, bal maat, en andere factoren, " zegt corresponderende auteur Hiroshi Hasegawa. "Onze inspanningen hebben vruchten afgeworpen, en de economisch meest belangrijke RE-metalen werden uitgeloogd uit gebruikte lampen met een terugwinning van 53 procent tot 84 procent. Hergebruik van hernieuwbare energiebronnen zal van vitaal belang zijn voor duurzame technologie, en we hopen te laten zien dat het schoon en efficiënt kan."