Forscher vereinfachen Trennverfahren für Seltene Erden

Ein US-amerikanisches Forscherteam von der Universität Pennsylvania will eine einfache und effektive Methode entwickelt haben, um die beiden Seltenen Erden Neodym und Dysprosium voneinander zu trennen. „Unser chemisches Verfahren läuft im Vergleich zum derzeit genutzten energieintensiven und langwierigen Prozess der Flüssig-Flüssig-Trennung zur Rückgewinnung von Seltenen Erden beinahe unmittelbar bei Raumtemperatur ab und ist mit einer Standardlaborausrüstung durchzuführen“, sagt Eric J. Schelter, Assistenzprofessor am Fachbereich Chemie. Ein weiterer Vorteil dieser Methode gegenüber des herkömmlichen Trennverfahrens: Es soll auch kostengünstiger sein.

Während es mit der Flüssig-Flüssig-Separation Wochen dauert, bis die Seltenen Erden getrennt vorlägen, läuft das neu entwickelte Verfahren innerhalb von fünf Minuten ab. „Alles, was Sie brauchen, ist das richtige metallbindende Molekül“, sagt Schelter. Diese spezielle organische Molekül, auch Ligand genannt, werde dem Neodym-Dysprosium-Pulvermix zugegeben. Der Ligand kapselt vereinfacht gesagt die Neodym-Ionen ein. Das macht sie löslich in Benzol oder Toluol. Beim Dysprosium haben sie nicht diese Wirkung, wodurch dieses sich nicht auflöst.

Aus einer 1:1-Mischung der beiden Metallkomplexe konnten die Forscher mit einer minimalen Menge an Benzol den Neodym-Komplex mit einer Reinheit von rund 95 Prozent auslaugen, berichtet Schelter. Der zurückbleibende Festkörper sei auf etwa 95 Prozent an Dysprosium-Komplex angereichert gewesen. „Nach der Trennung der beiden Komplexe kann mit einem Säurebad der Ligand einfach wieder von beiden Metallen gelöst werden“, erklärt der Wissenschaftler. Schelter ist überzeugt davon, dass durch Verbesserungen beziehungsweise Justierungen des Systems auch noch höhere Reinheitsgrade erzielt werden können.

Interessant könnte dieses chemische Verfahren für Unternehmen werden, die ins Magnetrecycling einsteigen wollen. „Ein potenzieller Magnetrecycler hat vielleicht nicht das nötige Kapital, um in eine komplette Flüssig-Flüssig-Separationsanlage zu investieren. Vor allem kleinere Betriebe könnten von unserer Methode profitieren“, glaubt Schelter. Allerdings darf nicht vergessen werden, dass dazu erst einmal das Ausgangsmaterial, die beiden Seltenerdelemente, in Pulverform vorliegen müssen. Das Verfahrensprinzip ließe sich laut Schelter auch auf weitere Seltene Erden anwenden. „Durch weitere Modifikationen des Liganden könnten auch andere Seltenerdmetalle aus anderen Produkten wie beispielsweise kompakten Leuchtstofflampen zurückgewonnen werden.“