От редакции. Редкозёмы правят миром по ходу. Даже про литий в последнее время мировая пресса стала писать чуть меньше. Ну там волна прошла: цены упали после безумного скачка, к тому же все, кто хотел заявить о своих месторождениях лития, уже о них заявили. А вот редкозёмы тема более многогранная, и существенно более политизированная, что немаловажно.
Главная интрига — сможет ли Запад во главе с США отказаться от импорта редкозёмов из Китая. Фактически такая цель поставлена администрацией Джо Байдена, которая хочет избавиться от своей уязвимости перед Поднебесной. Ну если Байден не забудет об этом, конечно. Хотя такие вещи он обычно помнит.
Свои редкозёмы в Европе, понятное дело, искать и добывать не хотят. Да их там и ничтожно мало. Рециклинг — другое дело. Европейцы помешаны на рециклинге и готовы перерабатывать вообще всё, из чего можно извлечь какую-то пользу. Их бы в наши 80-е годы с советским лозунгом: «Превратим отходы в доходы!» — цены бы им не было! Идея переработки гаджетов и аккумуляторов электромобилей, разумеется, не новая. А вот чисто технология, изобретённая итальянскими учёными, может вызывать определённый интерес.
Издания Il Sole 24 Ore (Италия) и Produzioni dal Basso (Италия) публикуют материалы о том, что благодаря проекту «RARE» электронные отходы становятся источником редкоземельных металлов. Предлагаем переводное саммари этих материалов.
Классическая свалка гаджетов в Италии. При инновационной переработке там найдется приличное количество редкоземов.
От аккумуляторов электромобилей до оптического волокна, от компьютеров до смартфонов — всё это работает благодаря использованию обладающих уникальными свойствами редкоземельных металлов (РЗМ). В действительности, запасов РЗМ на планете в 200 раз больше, чем золота.
Редкими эти элементы называют по другой причине. Хотя РЗМ и присутствуют в различных минералах, но разбросаны по всему миру и найти крупные месторождения крайне сложно. Поэтому для получения небольшого количества этих элементов необходима переработка минералов в огромных объёмах, причём извлечение РЗМ из руды требует дорогостоящего и загрязняющего окружающую среду процесса.
По оценкам, при получении таким способом одной тонны РЗМ образуется 13 кг пыли, до 12 000 м3 газообразных отходов и 75 м3 загрязнённой воды. Кроме того, бОльшая часть РЗМ добывается в развивающихся странах, которые уделяют мало внимания охране окружающей среды, а политические режимы в них часто являются недемократическими. По этой причине возникают проблемы с поставками такого сырья, особенно для Европы, которая бедна редкоземельными элементами и поэтому вынуждена их импортировать.
Повторное использование РЗМ, уже имеющихся в Европе, то есть содержащихся в электронных отходах, таких как отслужившие своё аккумуляторы и выведенные из эксплуатации установки по производству возобновляемой энергии, имеет важное значение с экономической и экологической точки зрения.
Это не Китай, отнюдь. И в Италии есть такое.
Согласно годовому отчёту Итальянского координационного центра по отходам электрического и электронного оборудования, в 2021 году в стране было собрано 385 258 т отходов этого вида. Некоторые компоненты уже рециклируются, например детали из железа, пластика, алюминия, меди и некоторых драгоценных металлов. Тем не менее, извлечение РЗМ с меньшими затратами, чем нынешние, и при минимально возможном воздействии на окружающую среду остаётся сложной задачей.
Вызов принят
Обозначенную задачу в рамках проекта «RARE» решает группа молодых исследователей из Миланского университета Бикокка во главе с Лоренцо Вигано и Даниэле Монтини, докторантами в области материаловедения. Ими предложена принципиально новая технология, которая даёт новую жизнь электрическим и электронным отходам.
Существующие способы извлечения РЗМ из электронных отходов, прежде всего с помощью пиро- или гидрометаллургических процессов, дороги и требуют огромного количества растворителей и энергии, и по этой причине они оказывают существенное воздействие на окружающую среду. Кроме того, поскольку эти способы не гарантируют высоких выходов, селективности и чистоты выделенных РЗМ, их крупномасштабное применение малоцелесообразно.
Как бы это все переработать без ущерба для экологии?
Идея проекта «RARE» заключается в использовании отходов металлургической и химической промышленности для получения после соответствующей обработки твёрдых пористых материалов с большой площадью поверхности и высокой поглощающей способностью, пригодных для улавливания РЗМ.
Обычно такого рода отходы требуют дорогостоящей и сложной обработки для их утилизации, но благодаря проекту «RARE» они превращаются в ресурсы фундаментальной важности. Полученный пористый материал служит своеобразной «губкой», которая улавливает ионы рециклируемых РЗМ, с помощью специальной технологии растворённые в воде. Дальнейшая обработка позволит восстановить РЗМ и, в идеале, сделать их пригодными для повторного использования в производстве новых электронных устройств.
Сейчас учёные Миланского университета Бикокка работают над повышением эффективности «губки». С этой целью различные материалы тестируются в лабораторных условиях для количественной оценки их способности улавливать РЗМ и определения селективности в отношении захвата определённого химического элемента при его смешивании с другими.
Предлагаемый способ твёрдофазной экстракции РЗМ отличается не только высокой эффективностью, но и низкой степенью воздействия на окружающую среду, а также экономически выгоден, поскольку основан на использовании пористого материала, полученного из отходов. Реализация проекта «RARE» поможет Евросоюзу в реализации энергетического перехода и будет способствовать созданию экономики замкнутого цикла.
Перевод Виктора Симионова
