Сегодняшнюю радиоэлектронику, машино- и приборостроение, химическую, атомную и металлургическую промышленность уже невозможно представить без применения в них редкоземельных элементов (РЗЭ) – 17-ти элементов таблицы Менделеева, в том числе 15 лантаноидов, иттрия и скандия. История присвоения этим элементам названия «редкоземельные» восходит еще к 18-19 векам. В те годы эти вещества действительно считались редко встречающими в земной коре. На сегодняшний момент мнения ученых относительно «редкости» этих элементов изменились, однако их выделение все также остается процессом трудоемким, сложным, энергозатратным и дорогим.
Но, быть может, благодаря новому открытию ученых Университета Пердью (США), эта ситуация скоро изменится, ведь они изобрели метод извлечения редкоземельных элементов буквально из отходов - угольной золы.
«В наши дни РЗЭ применяют в энергетике, нефтегазовой промышленности, при производстве аккумуляторов, автомобилей, гаджетов и электроники. И спрос на них будет только расти. А между тем, добыча редкоземельных элементов, главным образом, сейчас происходит в Китае», - говорит Линда Ван, изобретатель технологии, и профессор химических наук.
«К примеру, в 2010 году Китай сократил экспортные квоты на РЗЭ, и тогда затраты на производство некоторых узлов для одной ветряной турбины увеличились с $80000 до $500000. После Китай отменил это решение, но все страны тогда осознали, что они находятся в большой зависимости от другого государства».
Как известно, редкоземельные элементы встречаются в минералах в очень малых концентрациях, а потому их добыча и извлечение требует больших затрат. Сегодня используемые для этого технологии выглядят уже устаревшими, малоэффективными, опасными для человека и окружающей среды. В частности, одно из десяти самых загрязненных мест в мире - это искусственное озеро в Китае, где хранятся сточные воды, образуемые от экстракции РЗЭ.
Линда Ван разработала новую технологию извлечения редкоземельных элементов с помощью метода тонкослойной хроматографии, которая позволяет отделять редкоземельные элементы сначала от других примесей, а затем друг от друга. Это отделение происходит с помощью процесса элюирования. Простыми словами – это извлечение вещества вымыванием необходимым растворителем, в данном случае полимерными сорбентами и диоксидом титана.
Новая технология позволяет извлекать РЗЭ с чистотой более 95%, а использование диоксида титана делает эту инновацию недорогой и доступной. Кроме того, побочные продукты этого процесса – силикагель, оксид алюминия и др. оксиды металлов, являются не вредными отходами, а имеют коммерческую ценность для иных производств. То есть, и на них можно зарабатывать.
«Угольная зола настолько же богата на РЗЭ, как некоторые рудные месторождения. Ее переработка в дорогостоящие элементы не только снизит цены на многие товары и услуги, но и позволит утилизировать вредные отходы сгорания минерального топлива», - говорит Линда Ван.
