„Gorączka złota” to tak naprawdę proces odzyskiwania pierwiastków ziem rzadkich, nad którym pracuje załoga Katedry Chemii Nieorganicznej UMCS. Poszukiwane są: skand, itr i lantanowce, które kierowniczka katedry prof. Doroa Kołodyńska nazywa „złotem XXI w.”. Miejscem pochodzenia pierwiastków jest natomiast zużyty sprzęt. A tego nie brakuje, bo co roku wyrzuca się ponad 50 mln ton takich odpadów, z których ok. 8 mln to nasze europejskie elektrośmieci.
– Pierwiastki ziem rzadkich stosowane są w produkcji m.in. laptopów, komputerów, telefonów, turbin wiatrowych, samochodów elektrycznych, a nawet do znakowania pieniędzy. Największym producentem związków pierwiastków ziem rzadkich, a zarazem miejscem, gdzie są one wydobywane, są Chiny, Stany Zjednoczone i Brazylia – wtajemnicza nas prof. Kołodyńska.
Ważnym momentem w tym procesie była pandemia, która przerwała łańcuchy dostaw, przez co kraje europejskie mocno odczuły brak tych pierwiastków. Bez nich trudno mówić o rozwoju nowoczesnych technologii.
– Potocznie nazywam je złotem XXI w., bo faktycznie bez tych pierwiastków nie jesteśmy w stanie funkcjonować we współczesnym świecie. Przecież nie wyobrażamy sobie już życia bez telefonów, komputerów, pendrive'ów, nowoczesnej medycyny. Pierwiastki ziem rzadkich są cennym surowcem i jeśli nie mamy dostępu do takich złóż, to przynajmniej powinniśmy się zatroszczyć o to, żeby można było je odzyskać z materiałów wtórnych – zaznacza kierowniczka.
Naukowcy i naukowczynie z UMCS-u pracują od kilku lat nad odzyskiwaniem pierwiastków ziem rzadkich ze zużytych baterii „paluszków”. Prof. Kołodyńska dopowiada, że w ostatnich latach używało się do tego procesu głównie kwasów mineralnych, ale pomysł jej katedry opiera się na wykorzystaniu czynników biodegradowalnych, których nazwa jednak nie za dużo zdradzi osobom niezaznajomionym z chemią nieorganiczną (np. kwas iminodibursztynowy czy kwas etylenodiaminodibursztynowy). Jednak nawet laicy i laiczki mogą zainteresować, jak przebiega ten proces: najpierw firma recyklingowa dostarcza baterie, później oddziela się z nich części wykonane z tworzyw sztucznych i zdejmuje osłonę.
– Do pracy wykorzystujemy tylko element nazywany masą czarną, gdzie skoncentrowane są interesujące nas pierwiastki. Następnie poddajemy materiał procesowi ługowania, czyli wymywamy pierwiastki właśnie za pomocą mieszaniny roztworów kwasów biodegradowalnych. Tworzą one połączenia z jonami metali ziem rzadkich, dzięki czemu jesteśmy w stanie te pierwiastki wydobyć – zdradza prof. Dorota Kołodyńska.
Kolejnym etapem jest oddzielenie pierwiastków jednego od drugiego w procesie wymiany jonowej, co jednak nie należy do najłatwiejszych zadań przez podobne właściwości fizykochemiczne. Ostatecznie jednak efektem pracy naukowców i naukowczyń są roztwory z lantanem, neodymem czy holmem o wysokim stopniu czystości.
Zobacz zdjęcia: Tak wyglądały Juwenalia w 2019 roku!
Polecany artykuł:
