Bányászat helyett újrahasznosításból nyernék a mobiltelefonok alapanyagát

A ritkaföldfémek iránti éves kereslet 15 év alatt megduplázódott, 125.000 tonnára, és az előrejelzések szerint 2030-ban a kereslet eléri a 315.000 tonnát, amit a zöld technológiák növekvő elterjedése és az elektronika fejlődése ösztönöz. Ez óriási nyomást gyakorol a globális termelésre, azonban a kutatók úgy tűnik, hogy megtalálták az új módszert, amellyel létrejöhet a fenntartható, biztonságos és egyben stabil ritkaföldfém-piac.

A ritkaföldfémek kritikus jelentőségű nyersanyagok a mai modern, technológia-alapú társadalmunkban. Többek között a mobiltelefonok, számítógépek, orvostechnikai eszközök, szélturbinák, napelemek gyártásához nélkülözhetetlen elemek, de a hadiiparban is legalább ilyen fontos szerepet töltenek be: a rakétavezérlő rendszerek, irányított bombák, tengeralattjárók építéséhez is felhasználják ezeket.

Nevükkel ellentétben a ritkaföldfémek viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő a földkéregben, de az ásványok ritkán találhatók meg koncentrált és gazdaságosan kitermelhető formájában. Napjainkban a fő probléma viszont az, hogy a Föld egy országa igazi monopolhelyzetben van az értékes nyersanyag kitermelése szempontjából, a többi pedig lényegében tőle függ.

Kína nem csak az ismert lelőhelyek 93 százalékát birtokolja, hanem a bányászattól, a kohászaton át, a piacig terjedő teljes ellátási láncot ellenőrzi. Ez aggodalomra ad okot a hosszú távú elérhetőség miatt, különösen azután, hogy 2019-ben az Egyesült Államokkal folytatott kereskedelmi háború során Kína azzal fenyegetőzött, hogy korlátozni fogja ezen nyersanyagok kínálatát.

A ritkaföldfémmel töltött kínai hajók ezerszámra indulnak a világ minden pontjára. Forrás: Shutterstock

Azonban a legújabb kutatások eredményei most végleg átrendezhetik a ritkaföldfémek geopolitikáját.
A tudósok kifejlesztettek egy új módszert az elhasznált elektromos eszközökben lévő ritkaföldfémek, környezetbarát vegyszerekkel való kinyerésére.

A ritkaföldfém kitermelés módszerei

A periódusos rendszerben található lantanoidák 15 elemből álló csoportját a szkandiummal és az ittriummal kiegészítve gyűjtőnéven ritkaföldfémeknek hívjuk. Egyetlen szélturbina üzemeltetéséhez nagyjából 600 kilogramm ritkaföldfémre van szükség, amelyeket bányászattal vagy az e-hulladékok újrahasznosításával nyernek ki.

Ritkaföldfémek Forrás: Shutterstock

A bányászat számos hátránnyal jár. Először is költséges, és ritkán hatékony, mert a ritkaföldfémek nagyon kis mennyiségének kinyerése is nagy területek bányászatát igényli. Másodszor, a folyamatnak jelentős környezeti hatásai vannak.

A ritkaföldfém-ásványok bányászata nagy mennyiségű mérgező és radioaktív anyagot termel, ami problémákat okozhat a környezet, és az emberi egészség szempontjából.

Ritkaföldfém-bánya Kínában. Forrás: Imaginechina/Wang chun lyg - Imaginechina/Wang Chun Lyg

Az e-hulladék újrahasznosításával a ritkaföldfémek viszont kinyerhetők olyan elektronikai termékekből, mint az elhasznált mobiltelefonok, laptopok és elektromos járművek akkumulátorai. Ennek azonban szintén vannak hátrányai, többek között a magas költségek, a környezeti károk, a szennyezés és az emberi biztonságot fenyegető kockázatok.

Például

elektromos jármű akkumulátorokból történő kinyerésük során szennyező anyagok, szén-dioxid és furánok kerülnek a légkörbe, miközben nagy mennyiségű erősen lúgos vagy savas, maró hatású hulladék is jelentkezik.

Hatalmas mérgező iszaptó egy ritkaföldfémeket feldolgozó üzem mellett Mongóliában Forrás: AFP/Frederic J. Brown

Miért hatalmas jelentőségű az új felfedezés?

A kutatók kifejlesztettek egy, a galvanizáláshoz hasonló, de környezetkímélőbb módszert a ritkaföldfémek kinyerésére. Az elektrodepozíció folyamata során alacsony elektromos áram hatására a fémek a kívánt felületre rakódnak le. Egy környezetbarát összetételű, sóalapú ionos folyadék alkalmazásával a tudósoknak sikerült az egyik legkeresettebb ritkaföldfémet, a neodímiumot visszanyerni, amelyet autók, mobiltelefonok, szélturbinák, és audioeszközök gyártására használnak. Az ionos folyadékok stabilak, ami azt jelenti, hogy a kísérletben a neodímium csupán pár óra alatt visszanyerhető anélkül, hogy melléktermékek keletkeznének.

A még egyelőre tesztfázisban lévő

rendkívül ígéretes módszerrel elkerülhető lenne a ritkaföldfémek bányászatának szükségessége, és minimalizálható lenne a mérgező és káros hulladék keletkezése.

A felfedezés hatalmas áttörést jelentene egyrészt a növekvő globális igény - Kínától független-, kielégítésére, másrészt megoldódna az egyre nagyobb gondokat okozó e-hulladék újrahasznosítása is.