Wat hebben maïskolven en tomatenschillen met elektronica te maken? Ze kunnen allebei worden gebruikt om waardevolle zeldzame aardelementen, zoals neodymium, uit elektronisch afval te redden. Onderzoekers van Penn State gebruikten micro- en nanodeeltjes gemaakt van de organische materialen om zeldzame aardelementen uit waterige oplossingen te vangen.

Hun bevindingen, die nu online beschikbaar zijn, zullen ook worden gepubliceerd in het novembernummer van het Chemical Engineering Journal .

"Afvalproducten zoals maïskolven, houtpulp, katoen en tomatenschillen belanden vaak op stortplaatsen of in compost", zegt corresponderend auteur Amir Sheikhi, universitair docent chemische technologie. "We wilden deze afvalproducten omzetten in deeltjes op micro- of nanoschaal die zeldzame aardelementen uit elektronisch afval kunnen halen."

Zeldzame aardmetalen worden gebruikt om sterke magneten te maken die worden gebruikt in motoren voor elektrische en hybride auto's, luidsprekers, koptelefoons, computers, windturbines, tv-schermen en meer. Het delven van deze metalen blijkt volgens Sheikhi echter een uitdaging en kostbaar voor het milieu, aangezien grote landgebieden nodig zijn om zelfs kleine hoeveelheden van de metalen te ontginnen. In plaats daarvan zijn de inspanningen gericht op het recyclen van de metalen uit elektronische afvalproducten zoals oude computers of printplaten.

De uitdaging ligt in het efficiënt scheiden van de metalen van afval, zei Sheikhi.

"Door de organische materialen als platform te gebruiken, creëerden we zeer functionele micro- en nanodeeltjes die zich kunnen hechten aan metalen zoals neodymium en ze kunnen scheiden van de vloeistof die hen omringt," zei Sheikhi. "Via elektrostatische interacties binden de negatief geladen materialen op micro- en nanoschaal zich aan positief geladen neodymium-ionen, waardoor ze worden gescheiden."

Om het experiment voor te bereiden, vermaalde Sheikhi's team tomatenschillen en maïskolven en sneed houtpulp en katoenpapier in kleine, dunne stukjes en weekte ze in water. Vervolgens reageerden ze deze materialen op een gecontroleerde manier chemisch om ze te desintegreren in drie verschillende fracties van functionele materialen:microproducten, nanodeeltjes en opgeloste biopolymeren. Door de microproducten of nanodeeltjes aan neodymiumoplossingen toe te voegen, startte het scheidingsproces, wat resulteerde in het vangen van neodymiummonsters.

In dit meest recente artikel verbeterde Sheikhi het scheidingsproces dat in eerder werk was gedemonstreerd en haalde hij grotere monsters neodymium uit minder geconcentreerde oplossingen.

Sheikhi is van plan zijn scheidingsmechanisme uit te breiden naar realistische scenario's en samen te werken met geïnteresseerde industrieën om het proces verder te testen.

"In de nabije toekomst willen we ons proces testen op realistische industriële monsters," zei Sheikhi.

"We hopen ook de selectiviteit van de materialen af ​​te stemmen op andere zeldzame aardelementen en edele metalen, zoals goud en zilver, om die ook van afvalproducten te kunnen scheiden." + Verder verkennen

Zeldzame aardelementen redden uit elektronisch afval