Czeska innowacja daje nadzieję na niezależność Europy w produkcji elektroniki
Odkrycie czeskich badaczy może zrewolucjonizować europejski przemysł elektroniczny i motoryzacyjny, umożliwiając bardziej niezależną od Chin produkcję pierwiastków ziem rzadkich. Technologia opiera się na prostych warunkach laboratoryjnych i pozwala na efektywne oczyszczanie oraz ponowne wykorzystywanie cennych materiałów.
Zespół naukowy dr. Miloslava Poláška z Międzynarodowego Centrum Badań nad Biochemią (IOCB) w Pradze opracował nowatorską metodę separacji pierwiastków ziem rzadkich, czyli lantanowców, szeroko stosowanych w przemyśle elektronicznym, medycznym, motoryzacyjnym i zbrojeniowym. Dzięki temu odkryciu czescy naukowcy torują drogę do potencjalnie bardziej zrównoważonej i niezależnej praktyki w Europie.
Do czego wykorzystuje się pierwiastki ziem rzadkich?
Globalny popyt na pierwiastki ziem rzadkich napędzany jest głównie przez zastosowanie ich w niezwykle silnych magnesach neodymowych, stosowanych m.in. w pojazdach elektrycznych, telefonach komórkowych czy komputerach. Są to najsilniejsze magnesy trwałe dostępne komercyjnie, jednak ich produkcja stwarza ogromne wyzwania dla środowiska.
Według Międzynarodowej Agencji Energii Chiny szczycą się największymi złożami tych minerałów i kontrolują 90% ich światowej produkcji. W Europie pierwiastki te występują jedynie w niewielkich ilościach, do ich wydobycia potrzeba setek reaktorów, a cały proces oczyszczania jest bardzo energochłonny i generuje duże ilości toksycznych i radioaktywnych odpadów.
Rośnie zapotrzebowanie, więc potrzeba realnych planów
W obliczu rosnącego zainteresowania pojazdami elektrycznymi, które wymagają magnesów neodymowych, badanie to daje nową nadzieję na bardziej zrównoważony rozwój. Chodzi tu również o opracowanie łatwiejszego i bardziej dostępnego sposobu ponownego wykorzystania silników elektrycznych.
- Możemy używać wody jako rozpuszczalnika, nie potrzebujemy rozpuszczalników organicznych ani stężonych kwasów. Wystarczy temperatura pokojowa. Chodzi o to, aby było to proste, nie wymagało ekstremalnych warunków, które trudno byłoby odtworzyć na skalę przemysłową - mówi Kelsei Jones, badaczka z IOCB.
Jak to wygląda w praktyce?
Proces ten wykorzystuje czynniki chelatujące, czyli cząsteczki organiczne, które wiążą się z jonami metali. Naukowcy dodają te czynniki do rozpuszczonych magnesów, tworząc związki z pojedynczymi pierwiastkami ziem rzadkich, które następnie można filtrować wagowo.
- Przetworzyliśmy magnesy w kilku cyklach separacji pierwiastków, uzyskując ostatecznie neodym o czystości 99,7 proc. To więcej niż wystarczające do produkcji nowych magnesów - twierdzi Polášek.
Dzięki wykorzystaniu tej metody zmniejszy się ryzyko wypłukiwania toksyn do gleby i wód gruntowych, a także ograniczy wyczerpywanie się zasobów.
- W przyszłości nie będziemy w stanie pokryć rosnącego zużycia pierwiastków ziem rzadkich poprzez wydobycie pierwotne - zauważa ekspert. - Wiemy, że najpóźniej w ciągu dziesięciu lat konieczne będzie bardziej ostrożne zarządzanie tymi materiałami. Aby to osiągnąć, rozwój nowych technologii musi rozpocząć się już teraz.
Po udanych testach metoda zmierza w kierunku wprowadzenia na rynek. Czescy naukowcy uzyskali już niezbędne patenty i poszukują partnerów handlowych.
