Återvinningsanläggningar samlar in glas och kvicksilver från slängda lysrör, men kasserad belysning kan också leverera sällsynta jordartsmetaller för återanvändning. De 17 metaller som kallas sällsynta jordartsmetaller är inte alla allmänt tillgängliga och är inte lätta att extrahera med befintliga återvinningsmetoder.
Nu har forskare hittat ett enklare sätt att samla in lätt magnetiska partiklar som innehåller sällsynta jordartsmetaller från förbrukade lysrör. Teamet beskriver sin proof-of-concept magnetiserade kromatografimetod i ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Många moderna tekniker, såsom elfordon och mikrochips, använder sällsynta jordartsmetaller på grund av deras unika magnetiska, elektriska och optiska egenskaper. Men bara en handfull länder har outnyttjade fyndigheter av dessa metaller. Storskalig återvinning av sällsynta jordartsmetaller från föråldrade, trasiga enheter är utmanande eftersom metallerna är integrerade i olika komponenter och endast finns i små mängder.
I kasserad lysrörsbelysning finns blandningar av sällsynta jordartsmetaller baserade fosfor, de ämnen som bidrar till ett ljuss färg, i en tunn beläggning inuti glödlampan. Så, Laura Kuger, Matthias Franzreb och kollegor ville utveckla en lågteknologisk metod för att enkelt samla in dessa fosfor genom att dra fördel av elementens svaga magnetiska egenskaper.
Forskarna använde en trådspole för att externt applicera ett magnetfält på en glaskromatografikolonn fylld med staplade skivor av rostfritt stålnät. De förberedde sedan ett demonstrationsprov för att passera genom kolonnen för att se om det kunde fånga upp fosforerna.
Först fick forskarna tre olika svagt magnetiska fosforer av sällsynta jordartsmetaller från en lamptillverkare. Därefter efterliknade teamet gamla lysrörsdelar genom att blanda fosforpartiklarna i en flytande lösning med omagnetisk kiseloxid och starkt magnetiska nanopartiklar av järnoxid, som representerar glas- respektive metallkomponenter i glödlamporna.
Sedan, när vätskan injicerades och strömmade genom kromatografikolonnen, fastnade fosforerna och järnoxidnanopartiklarna på det magnetiserade rostfria stålnätet, medan vattnet och kiseldioxidpartiklarna rann ut i andra änden.
För att ta bort fosforerna från kolonnen minskade forskarna långsamt styrkan på det externa magnetfältet samtidigt som de sköljde kolonnen med vätska. Slutligen frigjordes de starkt magnetiska nanopartiklarna av järnoxid från kolonnen när magnetfältet stängdes av.
Forskarna observerade att deras metod återvann 93% av fosfor från sällsynta jordartsmetaller från den ursprungliga blandningen som efterliknade lampkomponenter. Medan det krävs mer arbete för att separera enskilda sällsynta jordartsmetaller från fosfor och för att skala metoden för industriell återvinningstillämpningar, säger Kuger, Franzreb och kollegor att deras tillvägagångssätt är ett steg mot ett praktiskt sätt att förvandla gamla glödlampor till ny teknologi för en ljusare och mer hållbar framtid.
Mer information: Laura Kuger et al, Design av en magnetfältskontrollerad kromatografiprocess för effektiv och selektiv fraktionering av fosfor från sällsynta jordartsmetaller från uttjänta lysrör, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c05707
Tillhandahålls av American Chemical Society
