La tecnologia moderna dipende da un insieme di 17 elementi ai piedi della tavola periodica. Conosciute come terre rare (RE), molti di questi metalli sono altamente magnetici, e trovare impiego nell'informatica, energia verde e altre tecnologie. Però, a causa dell'aumento dei prezzi, questioni legali e la difficoltà di estrazione mineraria, salvaguardare il loro approvvigionamento è una grande sfida scientifica e politica.

Diversi RE, come l'ittrio (Y) e l'europio (Eu), sono usati come fosfori nelle lampade fluorescenti (FL). Queste lampade sostituiscono sempre più le tradizionali luci ad incandescenza, ma hanno una durata limitata. I FL a fine vita sono quindi una fonte potenzialmente enorme di RE - un esempio di "estrazione tecnosferica" ​​- ma sono necessari processi duri e inquinanti per estrarre effettivamente questi metalli dai fosfori esauriti. Ora, un team guidato dall'Università di Kanazawa in Giappone ha sviluppato un metodo più pulito.

Come riportato in Gestione dei rifiuti , invece di usare estraenti acidi per dissolvere gli RE intrappolati nelle lampade esaurite, il team di Kanazawa si è rivolto alla chimica dei chelanti. Chelanti, composti organici contenenti elementi come N o O, si legano ai metalli attraverso la donazione di elettroni. Ciò consente loro di lisciviare delicatamente le RE dalla massa solida di un fosforo esaurito, senza bisogno di acidi forti.

"Un tipo ideale di composto chelante è noto come amino-policarbossilati, ", spiega il coautore dello studio Ryuta Murase. "Questi sono già utilizzati per rimuovere i metalli tossici dai rifiuti solidi. Abbiamo scoperto che erano anche molto efficienti nell'estrarre RE dai fosfori esauriti, specialmente ittrio e lantanio, che sono utilizzati nei fosfori rossi chimicamente più reattivi. La migliore performance è stata del chelante EDTA, probabilmente perché forma i complessi più forti con i metalli."

Per rafforzare la velocità di estrazione, il team ha aggiunto un secondo ingrediente al processo:l'energia meccano-chimica. Macinazione planetaria a sfere:macinazione di un solido in particelle fini tra strati di piccoli, palle dure in una camera rotante:è stato scoperto che aumenta la resa di RE quando eseguita durante il trattamento con chelante. Questo è perché, una volta macinato, la maggiore area superficiale dei fosfori polverizzati forniva un più facile accesso ai metalli lisciviabili all'interno.

"Abbiamo lavorato duramente per ottimizzare il processo in ogni dettaglio, compresa la temperatura, pH, velocità di fresatura, dimensione della palla, e altri fattori, ", afferma l'autore corrispondente Hiroshi Hasegawa. "I nostri sforzi sono stati ripagati, e i metalli RE più importanti dal punto di vista economico sono stati lisciviati dalle lampade esaurite con recuperi dal 53 percento all'84 percento. Il riciclaggio delle energie rinnovabili sarà vitale per la tecnologia sostenibile, e speriamo di dimostrare che può essere fatto in modo pulito ed efficiente".