Nadir toprak elementlerinin iyonik sıvılarla geri dönüştürülmesi

Eski mıknatısların geri dönüştürülmesi, böylelikle nadir toprak metallerinin yeniden kullanımı mümkün olacaktır, elektronik endüstrisinde acil bir ham madde sağlama sorununu ortadan kaldırmakta yardımcı olabilir. Belçika'daki Leuven Üniversitesi'nde çalışan araştırmacılar demir, mangan ve kobalt gibi geçiş metallerinden neodimyum ve samaryumu ayırmakta iyonik sıvılar kullanmıştır – bütün bu elementler sonlu nadir toprak mıknatıslarının üretiminde kullanılır ve bilgisayarların sabit disklerinden klima cihazlarına ve rüzgâr türbinlerine kadar çeşitli elektronik aygıtlarda bulunur.

Prosesi geliştiren grubun lideri olan Koen Binnemans şöyle diyor: “Proses, neodimyum-demir-bor ve samaryum-kobalt mıknatıslarında mevcut diğer elementlerden nadir toprak metallerinin sıvı-sıvı ekstraksiyonunu içermektedir. Diğer elementler, demir, kobalt, mangan, bakır ve çinko dahil olmak üzere, iyonik sıvı faz içine ekstrakte edilir, buna karşılık nadir toprak metalleri sulu fazda kalır”. Kullanılan iyonik sıvı olan triheksil(tetradesil)fosfonyum klorür geçiş metalleri ayrıldıktan sonra yeniden kullanılabilmektedir.

Metal iyonlarının geleneksel sıvı-sıvı ekstraksiyonlarında, metal tuzunu içeren sulu bir faz, ekstraksiyon aracını içeren bir organik faz ile karıştırılır. Basit görünmekle birlikte, bu prosesler uçucu ve yanıcı olan toluen, kerosen veya dietil eter gibi çözücüler kullanır. İyonik sıvılar çevreyle çok daha dosttur ve çok düşük buhar basıncına sahiptir ve yanıcı değildir.

Neodimyum ve samaryumun mikroelektronik endüstrisinde kullanımını zorlayan tek unsur bunların bulunmasının çok zor olmasıdır. ABD hükümeti tarafından bir araya getirilen bir envanter çalışmasına göre bunlar en yüksek sağlama risk kategorisine giren iki elementtir ve Avrupa Komisyonu bunları kritik ham madde listesine koymuştur. Şu anda, dünyanın nadir toprak elementleri kaynağının büyük kısmı Çin'den gelmektedir ve bu bağlılık durumu pek çok yabancı hükümete huzursuzluk vermektedir, özellikle bu maddeler yüksek teknoloji savunma projelerinde çok önemli bir yere sahiptir.

Binnemans, şöyle diyor: “Geri dönüşüm, maddeyi sağlayamama riskine yalnızca kısmi bir çözümdür: birinci aşamadaki madenciliğin yerini alamaz, ama ona katkıda bulunabilir”. Şu anda nadir toprak metallerinin %1'den daha düşük bir miktarı geri kazanılmaktadır ve bu yolla küresel talebin %20'si karşılanmaktadır. Binnemans, şöyle devam ediyor: “Madencilik ve geri kazanımı birleştirerek Batı dünyası gelecekte Çin'den büyük ölçüde kendini kurtarabilir”.

Binnemans'ın sonraki adımı model sistemler üzerindeki çalışmasını, ömrünün sonuna gelmiş endüstriyel mıknatıslardan gerçek dünya örneklerini kazanmak olacak. Leicester Üniversitesi'nden Andy Abbott yaklaşımı beğendiğini söylüyor. “İyonik sıvılar kullanarak metallerin işlenmesi konusu hız kazanıyor” diyor. “Bu çalışma, nadir toprak metallerinin [geri kazanımı] konusundaki ilk çalışmalardan biri olması sebebiyle son derece kullanışlı”.

Roberts son söz olarak şunu söylüyor: “İyonik sıvılar kullanma kavramı bir iyon değiştirme reçinesi kullanmaya benziyor. Avantajı bir sıvı ekstraksiyon fazı kullanarak kapasitenin ve özgünlüğünün artırılabilmesi”.

 

Kaynaklar

http://www.rsc.org/chemistryworld/2013/03/recycling-rare-earth-neodymium-and-samarium-ionic-liquids

T Vander Hoogerstraete et al, Green Chem., 2013, DOI: 10.1039/c3gc40198G

Kategoriler

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap