Gli elementi delle terre rare sono in molti prodotti di uso quotidiano, come smartphone, Luci a LED e batterie. Però, solo poche località hanno grandi giacimenti che vale la pena estrarre, con conseguenti tensioni nella catena di approvvigionamento globale. Così, c'è una spinta verso il loro riciclaggio da fonti non tradizionali, come i rifiuti della combustione delle ceneri volanti del carbone. Ora, ricercatori in ACS' Scienze e tecnologie ambientali riportano un metodo semplice per recuperare questi elementi dalle ceneri volanti di carbone utilizzando un liquido ionico.

Sebbene gli elementi delle terre rare non siano così scarsi come suggerisce il nome, le maggiori riserve si trovano in luoghi politicamente sensibili, o sono ampiamente dispersi, che li rende difficili da estrarre. Così, per garantire la loro fornitura, alcune persone si sono rivolte all'elaborazione di altre risorse arricchite. Ad esempio, il sottoprodotto delle ceneri delle centrali elettriche a carbone ha concentrazioni elementari simili ai minerali grezzi. Ancora, i metodi attuali per estrarre questi materiali preziosi dalle ceneri volanti del carbone sono pericolosi e richiedono diversi passaggi di purificazione per ottenere un prodotto utilizzabile. Una potenziale soluzione potrebbe essere liquidi ionici, che sono considerati rispettosi dell'ambiente e sono riutilizzabili.

Uno in particolare, betanio bis(trifluorometilsolfonil)immide o [Hbet][Tf ₂ N], dissolve selettivamente gli ossidi delle terre rare rispetto ad altri ossidi metallici. Questo liquido ionico si dissolve anche in acqua in modo univoco quando riscaldato e quindi si separa in due fasi quando viene raffreddato. Così, Ching Hua Huang, Laura Stoy e i colleghi della Georgia Tech volevano vedere se avrebbe estratto in modo efficiente e preferenziale gli elementi desiderati dalle ceneri volanti di carbone e se poteva essere pulito efficacemente, creando un processo sicuro e che generi pochi rifiuti.

I ricercatori hanno pretrattato la mosca del carbone con una soluzione alcalina e l'hanno asciugata. Quindi, riscaldavano la cenere sospesa nell'acqua con [Hbet][Tf ₂ N], creando un'unica fase. Una volta raffreddato, le soluzioni separate. Il liquido ionico ha estratto più del 77% degli elementi delle terre rare da materiale fresco, e ha estratto una percentuale ancora più alta (97%) dalla cenere alterata che aveva trascorso anni in un bacino di stoccaggio. Finalmente, gli elementi delle terre rare sono stati rimossi dal liquido ionico con acido diluito.

I ricercatori hanno scoperto che l'aggiunta di betaina durante la fase di lisciviazione ha aumentato la quantità di elementi delle terre rare estratti. Il team ha testato la riutilizzabilità del liquido ionico sciacquandolo con acqua fredda per rimuovere l'acido in eccesso, non trovando alcun cambiamento nella sua efficienza di estrazione attraverso tre cicli di lisciviazione-pulizia. I ricercatori affermano che questo approccio a basso spreco produce una soluzione ricca di elementi delle terre rare, con impurità limitate, e potrebbe essere utilizzato per riciclare materiali preziosi dall'abbondanza di ceneri volanti di carbone conservate negli stagni di stoccaggio.