Neues Trennverfahren von Seltenerdmetallen verwendet UV-Licht

Die beiden Seltenerdmetalle Europium und Yttrium zu separieren, ist ein schwieriges Unterfangen. Herkömmliche Verfahren lösen die Metalle in einer wässrigen Säure. Durch Zugabe eines Extraktions- und eines Lösungsmittels entstehen dann zwei Phasen: eine wässrige Phase, welche die Seltenerdmetalle enthält, und eine Lösungsmittelphase. Kommen die beiden Phasen in Kontakt, wird ein Metall in die Lösungsmittelphase extrahiert, das andere bleibt in der wässrigen Phase. „Dieser Prozess lässt hinsichtlich Effizienz und Reinheit aber zu wünschen übrig“, betont Tom Van Gerven, Professor am Institut für Chemische Verfahrenstechnik der KU Leuven.

Die Wissenschaftler der belgischen Universität gehen einen völlig anderen Weg. Statt eines Lösungsmittels verwenden sie UV-Licht, um das Europium aus der flüssigen Mixtur zurückzugewinnen. Das UV-Licht beeinflusst nämlich die elektrisch geladenen Teilchen.

„Europium und Yttrium haben dreifach positive Ladungen pro Ion. Durch das Bestrahlen der Seltenerdenlösung mit UV-Licht fügen wir dem System Energie zu. Dadurch wird eine positive Ladung pro Europium-Ion neutralisiert“, erklärt Van Gerven. „Fügen wir nun Sulfat hinzu, reagiert nur das Europium damit.“ Das Ergebnis ist ein Fällungsprodukt, das leicht herausgefiltert werden könne und das Yttrium bleibe in der Lösung, wie Bart Van den Bogaert weiter ausführt. Der Student schreibt derzeit an seiner Promotion zu diesem Thema.

Hohe Reinheit des Fällungsproduktes

Die Versuchsergebnisse, die die Forscher im Green Chemistry Journal der britischen Royal Society of Chemistry veröffentlicht haben, machen die Vorteile des UV-Lichts gegenüber herkömmlichen Methoden deutlich. Zum einen würden keine gefährlichen Chemikalien in der Flüssigkeit zurückbleiben. Zum anderen soll die Trennleistung und Reinheit in synthetischen Gemischen sehr hoch sein. Somit könnten über 95 Prozent des Europiums aus der Lösung zurückgewonnen werden. Das Fällungsprodukt selbst habe eine Reinheit von 98,5 Prozent und enthalte kaum noch Spuren von Yttrium.

Eine ähnliche Reinheit sei auch bei industriellen Gemischen erzielt worden, allerdings müsse hier die Effizienz der Separation noch weiter verbessert werden, wie es im Green-Chemistry-Aufsatz heißt. Genau das ist eins der neuen Projekte, welche die Forscher der KU Leuven als nächstes in Angriff nehmen wollen. Damit setzt sich auch die Forschungsreihe zu alternativen Rückgewinnungsverfahren für Seltenerdmetalle fort. Bereits Anfang dieses Jahres haben Chemiker der belgischen Universität eine Alternative für die herkömmlichen chemikalienreichen Rückgewinnungsprozesse von Europium und Yttrium aus Lampenphosphorabfällen vorgestellt. Basierend auf Verfahren mit ionischen Flüssigkeiten sind die Chemiker in der Lage, gezielt Europium und Yttrium aus rotem Phosphorpuder zurückzugewinnen.