Gli impianti di riciclaggio raccolgono vetro e mercurio dalle lampadine fluorescenti buttate via, ma l’illuminazione scartata potrebbe anche fornire metalli delle terre rare da riutilizzare. I 17 metalli denominati terre rare non sono tutti ampiamente disponibili e non possono essere facilmente estratti con i metodi di riciclaggio esistenti.
Ora, i ricercatori hanno trovato un modo più semplice per raccogliere particelle leggermente magnetiche che contengono metalli delle terre rare dalle lampadine fluorescenti esaurite. Il team descrive il suo metodo di cromatografia magnetizzata dimostrativo in ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
Molte tecnologie moderne, come i veicoli elettrici e i microchip, utilizzano terre rare a causa delle loro caratteristiche magnetiche, elettriche e ottiche uniche. Tuttavia, solo una manciata di paesi dispone di depositi non sfruttati di questi metalli. Il riciclaggio su larga scala di terre rare provenienti da dispositivi obsoleti e rotti è impegnativo perché i metalli sono integrati in diversi componenti e sono presenti solo in piccole quantità.
Nelle lampade fluorescenti scartate, miscele di fosfori a base di terre rare, le sostanze che contribuiscono al colore della luce, si trovano in un sottile rivestimento all'interno della lampadina. Quindi, Laura Kuger, Matthias Franzreb e colleghi volevano sviluppare un metodo a bassa tecnologia per raccogliere facilmente questi fosfori sfruttando le deboli proprietà magnetiche degli elementi.
I ricercatori hanno utilizzato una bobina di filo per applicare esternamente un campo magnetico a una colonna di cromatografia in vetro riempita con dischi impilati di rete di acciaio inossidabile. Hanno quindi preparato un campione dimostrativo da far passare attraverso la colonna per vedere se riusciva a catturare i fosfori.
Innanzitutto, i ricercatori hanno ottenuto tre diversi fosfori di terre rare debolmente magnetici da un produttore di lampade. Successivamente, il team ha imitato le parti delle vecchie lampade fluorescenti mescolando le particelle di fosforo in una soluzione liquida con ossido di silice non magnetico e nanoparticelle di ossido di ferro fortemente magnetiche, che rappresentano rispettivamente componenti di vetro e metallo nelle lampadine.
Quindi, quando il liquido veniva iniettato e scorreva attraverso la colonna cromatografica, i fosfori e le nanoparticelle di ossido di ferro si attaccavano alla rete magnetizzata di acciaio inossidabile, mentre le particelle di acqua e silice scorrevano dall'altra estremità.
Per rimuovere i fosfori dalla colonna, i ricercatori hanno ridotto lentamente la forza del campo magnetico esterno mentre risciacquavano la colonna con del liquido. Infine, le nanoparticelle di ossido di ferro fortemente magnetiche sono state rilasciate dalla colonna quando il campo magnetico era spento.
I ricercatori hanno osservato che il loro metodo recuperava il 93% dei fosfori delle terre rare dalla miscela iniziale che imitava i componenti della lampada. Mentre è necessario ulteriore lavoro per separare i singoli elementi delle terre rare dai fosfori e per adattare il metodo alle applicazioni di riciclaggio industriale, Kuger, Franzreb e colleghi affermano che il loro approccio è un passo verso un modo pratico per trasformare le vecchie lampadine in nuove tecnologie per un futuro più luminoso e sostenibile.
Ulteriori informazioni: Laura Kuger et al, Progettazione di un processo di cromatografia controllata da campo magnetico per il frazionamento efficiente e selettivo dei fosfori delle terre rare da lampade fluorescenti a fine vita, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c05707
Fornito dall'American Chemical Society
