一种新的氧化还原方法可以从现实生活中的废物中提取和回收铕，如紧凑型荧光灯。在三个简单的步骤中，该方案产生的镧系元素的数量至少比化学工业使用的最先进的解决方案高50倍。研究人员已经为这项技术申请了专利，并创建了一家初创公司来将其商业化。
稀土——一组元素，包括所有的镧系元素，加上钪和钇——在我们的日常生活中变得极其重要，应用范围从电子产品的小部件到电池、风力涡轮机和电动汽车等绿色技术。然而，这些元素大多是在欧洲和北美以外的地区开采的，很难提取、提炼和回收。来自瑞士苏黎世联邦理工学院的第一作者玛丽·佩兰说:“稀土元素的采购和净化是昂贵的，劳动密集型的，并且对生态造成了破坏。”
阻碍稀土成功分离的另一个因素是它们在化学上相似。有时，分离某些镧系元素和锕系元素需要多达1000步。
相比之下，苏黎世的研究小组已经证明，简单的无机试剂可以极大地提高分离效果——只需要三步。佩兰说:“我们的分离程度比目前的工业流程高50倍，同时也减少了浪费。”
秘密在于硫基配体——一种受生物启发的溶液，可以选择性地将铕从复杂的混合物中分离出来。“四硫金属酸盐在酶中很常见，也被用作治疗癌症和铜代谢紊乱的药物……但它们与稀土元素的反应性一直相对未被探索，”主要作者维克多·穆格尔解释说。
铕的选择性沉淀及其在荧光灯荧光粉回收中的应用
在这项研究中，四硫金属酸盐独特的氧化还原特性将铕转化为不同寻常的二价态，简化了与其他三价稀土元素的分离。在用三氟酸浸出废弃样品中的所有镧系元素和锕系元素后，与四硫金属酸钨反应产生含有大部分铕的不溶性沉淀物。“我们在24小时后完成，然后在600摄氏度下煅烧，得到纯度超过90%的氧化铕，”穆格尔补充道。
美国宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)镧系元素和锕系元素分离专家谢尔特(Eric Schelter)解释说，稀土对现代生活至关重要，但在初级生产和净化过程中却给环境带来了沉重负担。他补充说:“这种反应的选择性显然能够有效地分离铕。”“四硫钨酸盐配体驱动选择性氧化还原反应，沉淀出铕配位聚合物。”
一个主要的优点是，这种反应可以用真正的废物进行，特别是废弃的荧光灯，它使用铕盐作为荧光粉。Perrin解释说，尽管许多因素会影响传统的液-液净化过程，包括灯的玻璃和荧光粉中其他阳离子的存在，但这些因素都不会阻碍回收反应。她补充说:“我们的工艺不需要事先处理荧光粉，这证明了它的坚固性。”此外，她认为从废旧灯具中“开采”铕比从天然稀土矿石中“开采”更有意义。她解释说，天然矿石中铕的浓度是所有稀土元素中最低的，重量在0.05至0.10%之间。这与商用灯的浓度形成鲜明对比，其平均浓度为重量比的3.4%。她补充说:“从纯粹的经济角度来看，从废弃的荧光灯中回收铕要有趣得多，目前这些荧光灯被浪费在垃圾填埋场。”
舍尔特说:“有针对性地分离这些关键元素，特别是从电子废物中分离出来，将提供一个更多样化、更环保的供应链。”他说，看看这会导致什么将会很有趣。这些方法可以激发人们对改进稀土回收利用的新思考。
研究人员现在正致力于将该技术应用于分离其他镧系元素，如钕，并进一步提高分离过程的可持续性，用更环保的化学物质(如甲磺酸)代替三酸。佩兰说:“我们目前正在进行技术经济评估和全生命周期评估，并在更大范围内评估这一过程，这要感谢一家为我们提供了大量灯具的回收厂。”
在申请了欧洲专利后，Perrin和mogel与一位融资专家共同创立了创业公司rerecover。佩兰说:“我们希望一起把这项突破性的技术变成一种有竞争力的产品。”
费尔南多Gomollón贝尔是一位科学作家和传播者
出生于英国剑桥。查看完整档案
