Extraction des terres rares des déchets électroniques


Extraction des terres rares des déchets électroniques

Amir Sheikhi, professeur adjoint de génie chimique à la Penn State University, a trouvé une nouvelle façon de séparer et de recycler les éléments terres en utilisant de la cellulose végétale, une ressource renouvelable peu coûteuse que l’on trouve dans le papier, le coton et la pâte, comme la serviette en papier illustrée ici. Le flacon contient les nanoparticules qui sont utilisées pour séparer les terres rares des vieux ordinateurs et circuits imprimés. Crédit photo : Kate Myers

Les fabricants s’appuient sur des éléments de terres rares comme le néodyme pour fabriquer des aimants puissants qui sont utilisés dans les moteurs pour l’électronique comme les voitures hybrides, les générateurs d’avion, les haut-parleurs, les disques durs et les écouteurs intra-auriculaires. Cependant, les gisements minéraux contenant du néodyme sont difficiles d’accès et ne peuvent être trouvés qu’à quelques endroits sur .

Avec l’augmentation de la demande de néodyme de plusieurs industries, l’attention s’est tournée vers le recyclage des éléments trouvés dans les vieux ordinateurs et circuits imprimés, également connus sous le nom de déchets , pour répondre à la demande. Cependant, séparer les éléments précieux des autres minéraux et composants des déchets électroniques s’avère être un défi.

Dans un article récent du Revue de génie chimique, Amir Sheikhi, professeur adjoint de génie chimique et de génie biomédical à Penn State, décrit une nouvelle nanotechnologie pour séparer le néodyme à l’aide de la cellulose végétale présente dans le papier, le coton et la pulpe. Patricia Wamea, ancienne membre du laboratoire de Sheikhi, qui a obtenu une maîtrise en sciences en mai, est co-auteur de l’article et a reçu le prix annuel du meilleur article du Penn State Department of Chemical Engineering pour ses contributions à l’automne 2021.

Les nanocristaux de cellulose velue, des nanoparticules dérivées de fibrilles de cellulose, se lient sélectivement aux ions néodyme et les séparent des autres ions tels que le fer, le calcium et le sodium, explique Sheikhi. Les nanoparticules sont qualifiées de  » velues  » car des chaînes de cellulose sont attachées aux deux extrémités, qui remplissent des fonctions chimiques critiques.

Pour ce faire, les chercheurs ont chargé négativement les couches velues des nanoparticules pour attirer et lier les ions néodyme chargés positivement, ce qui a conduit à l’agrégation des particules en morceaux plus gros qui peuvent ensuite être efficacement recyclés et réutilisés.

« La procédure est efficace dans sa capacité d’élimination, sa sélectivité et sa rapidité », a déclaré Sheikhi. « Il peut séparer le néodyme en quelques secondes en éliminant sélectivement l’élément de certains des contaminants testés. »

Les pratiques actuelles de recyclage des terres rares sont nocives pour l’environnement, selon Sheikhi. Ils utilisent souvent des conditions très acides pour extraire les éléments dans des réactions chimiques. Le procédé de Sheikhi est respectueux de l’environnement car il utilise de la cellulose, une ressource renouvelable peu coûteuse. Le processus minier traditionnel est dangereux et coûteux, avec un impact environnemental néfaste de l’exploitation à ciel ouvert.

« L’utilisation de la cellulose comme principal ingrédient actif est une solution durable, peu coûteuse et propre », a déclaré Sheikhi. « Avec ce processus, les États-Unis seront en mesure de rivaliser avec d’autres géants comme la Chine pour extraire des terres rares et les produire de manière indépendante. »

La Chine est le premier exportateur de néodyme, selon Sheikhi, exportant plus de 70 % de l’offre mondiale de néodyme.

Outre les déchets électroniques, les terres rares telles que le néodyme peuvent également être extraites des eaux usées industrielles, des résidus miniers et des aimants permanents qui ne sont plus utilisés. À l’avenir, Sheikhi espère que le procédé d’adsorption à base de cellulose pourra également être appliqué à ces sources.

« Cette contribution au recyclage des terres rares aura des implications stratégiques et économiquement viables pour plusieurs industries », a déclaré Sheikhi. « Plus nous recyclons de néodyme, plus nous pouvons fabriquer des véhicules électriques et hybrides ainsi que des éoliennes et protéger l’environnement. »


Processus de séparation simple pour le néodyme et le dysprosium


Plus d’information:
Patricia Wamea et al., Nanoengineering Cellulose for the Selective Removal of Neodymium: Towards Sustainable Recovery of Rare Earths, Revue de génie chimique (2021). DOI : 10.1016 / j.cej.2021.131086

Fourni par l’Université d’État de Pennsylvanie

Citation: Récupération d’éléments de terres rares à partir de déchets électroniques (2021, 24 novembre), consulté le 24 novembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-11-salvaging-rare-earth-elements-electronic.html

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