Extraktion von Seltenerdelementen durch Verbundwerkstoffe

In den letzten zehn Jahren ist die weltweite Nachfrage nach Seltenen Erden (REEs) rapide ges tiegen. Die meisten Seltenen Erden werden in fortschrittlichen und umweltfreundlichen Technologien verwendet, z. B. in Elektroautos, tragbaren Geräten, Computern, Magneten, Optiken usw. Die Vorkommen dieser Elemente sind sehr begrenzt, und die meisten der in der Industrie üblichen Abbauverfahren sind für ihre nachhaltige Entwicklung nicht geeignet. Das Problem wird durch das chinesische Monopol auf dem REE-Markt noch verschärft, wodurch Europa und der Rest der Welt in hohem Maße von den Lieferungen aus China abhängig sind. Die Suche nach Lösungen, die den Übergang zur Nachhaltigkeit der REEs unterstützen, ist daher von entscheidender Bedeutung. Derzeit basieren die Materialien zur Rückgewinnung von Seltenen Erden auf Sorptionsmitteln, die aus modifizierten Silika-Substraten, metallorganischen Gerüst-Nanokompositen und modifizierten Kohlenstoffmaterialien hergestellt werden. Ihre Grenzen liegen in der geringen Sorptions kapazität, dem Abbau bei extremen pH-Werten, der schlechten Rezyklierbarkeit und Selektivität. Nur sehr wenige der oben genannten Materialien besitzen gleichzeitig alle Vorteile und die erforderlichen Eigenschaften. Daher zielt die derzeitige Forschung auf die Entwicklung neuartiger fortschrittlicher Sorptionsmittel ab, um die Einschränkungen der herkömmlichen Sorptionsmittel und Extraktionstechnologien zu überwinden. Geordnete mesoporöse Kohlenstoffe sind im Zusammenhang mit der Rückgewinnung von Seltenen Erden noch relativ unerforscht, obwohl sie aufgrund ihrer im Vergleich zu bestehenden Materialien höheren chemischen Beständigkeit ein idealer Kandidat für feste Substrate sein könnten. Neben der chemischen Stabilität bieten diese Kohlenstoffe eine große Oberfläche, regelmäßig angeordnete Mesoporen, eine einstellbare Porengröße und Morphologie sowie ein großes Porenvolumen. Um ihre Wirksamkeit zu erhöhen, werden diese Substrate mit verschiedenen chelatbildenden Liganden modifiziert, die die Selektivität und Kapazität der Materialien für eine effiziente Extraktion erhöhen. Zur Validierung der Eigenschaften der entwickelten Materialien wird eine umfassende physikochemische Charakterisierung durchgeführt. Die Anwendbarkeit der Sorbentien wird durch die selektive Extraktion von Seltenen Erden aus Bergbaulagerstätten, die von lokalen Industriepartnern zur Verfügung gestellt werden, sowie aus Sickerwässern, die von unseren internationalen Partnern stammen, demonstriert. Die entwickelten Materialien werden daher das Potenzial haben, in kosteneffizienten und umweltfreundlichen Extraktionstechnologien eingesetzt zu werden und so eine nachhaltige und effiziente Versorgung mit Seltenen Erden zu fördern, was eines der Hauptziele der Europäischen Kommission im Rahmen des strategischen Plans Horizont Europa (2021-2024) "Förderung einer offenen strategischen Autonomie durch die führende Entwicklung von digitalen Schlüsseltechnologien, Grundlagentechnologien und neu entstehenden Technologien, Sektoren und Wertschöpfungsketten" und der Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 Sicherstellung des Zugangs zu erschwinglicher, zuverlässiger, nachhaltiger und moderner Energie sowie Ziel 9 Aufbau widerstandsfähiger Infrastrukturen, Förderung einer integrativen und nachhaltigen Industrialisierung und Förderung von Innovationen ist. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die geplante Forschung eine innovative Forschungslinie vorschlägt, die eine Basis für eine umfassendere Untersuchung darstellt, die als Grundlage für die weitere Entwicklung der Gesellschaft im Allgemeinen und für künftige Förderanträge des FWF und der EU dienen könnte.