Ein Forscherteam hat eine bahnbrechende Entdeckung gemacht, die die nachhaltige Rückgewinnung von Seltenen Erden (REEs) entscheidend beeinflussen könnte, da diese für den Einsatz in Technologien für grüne Energie immer gefragter sind. Das Team fand heraus, dass sich REEs aus dem Abfall von Eierschalen aus Wasser gewinnen lassen, was eine neue, umweltfreundliche Methode für deren Extraktion bietet.
Die Forscher von der School of Natural Sciences des Trinity College Dublin und iCRAG, dem irischen Forschungszentrum für Angewandte Geowissenschaften, haben gerade veröffentlicht ihre Ergebnisse in der Zeitschrift ACS Omega.
Seltene Erden, die für die Technologien von Elektroautos und Windturbinen unverzichtbar sind, sind zwar immer gefragter, aber relativ knapp. Daher müssen Wissenschaftler neue Wege finden, um sie aus der Umwelt zu gewinnen – und zwar auf nachhaltige Weise, denn die derzeitigen Methoden sind oft schädlich.
Dabei entdeckten die Forscher, dass das Kalziumkarbonat (Kalzit) in Eierschalen diese wertvollen Seltenen Erden wirksam absorbieren und vom Wasser trennen kann.
Die Forscher legten Eierschalen in Lösungen mit Seltenen Erden bei verschiedenen Temperaturen von angenehmen 25 °C bis zu glühenden 205 °C und für unterschiedliche Zeiträume von bis zu drei Monaten. Sie stellten fest, dass die Elemente durch Diffusion entlang der Kalzitgrenzen und der organischen Matrix in die Eierschalen eindringen konnten und dass die Seltenen Erden bei höheren Temperaturen neue Mineralien auf der Eierschalenoberfläche bildeten.
Bei 90 °C half die Oberfläche der Eierschalen, Formationen einer Seltenerdverbindung namens Kozoit freizulegen. Bei höheren Temperaturen durchliefen die Eierschalen eine vollständige Umwandlung, wobei sich die Kalzitschalen auflösten und durch polykristallines Kozoit ersetzt wurden. Und bei der Höchsttemperatur von 205 °C verwandelte sich dieses Mineral allmählich in Bastnäsit, das stabile Seltenerdkarbonatmineral, das in der Industrie zur Gewinnung von Seltenen Erden für technische Anwendungen verwendet wird.
Dieses innovative Verfahren bietet die Möglichkeit, Eierschalen als kostengünstiges und umweltfreundliches Material weiterzuverwenden und so die steigende Nachfrage nach seltenen Erden zu decken, da in der Struktur der Eierschalen mit der Zeit bestimmte Seltene Erden eingeschlossen werden.
Der Hauptautor Dr. Remi Rateau sagt: „Diese Studie stellt eine potenzielle innovative Verwendung von Abfallmaterial vor, die nicht nur eine nachhaltige Lösung für das Problem der Rückgewinnung seltener Erden bietet, sondern auch den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft und der Abfallverwertung entspricht.“
Der leitende Forscher, Prof. Juan Diego Rodriguez-Blanco, betonte die weitreichenden Auswirkungen der Erkenntnisse und fügte hinzu: „Indem wir Eierschalenabfälle in eine wertvolle Ressource für die Rückgewinnung seltener Erden umwandeln, gehen wir auf kritische Umweltprobleme ein, die mit traditionellen Extraktionsmethoden verbunden sind, und tragen zur Entwicklung umweltfreundlicherer Technologien bei.“
Mehr Informationen:
Rémi Rateau et al, Nutzung von Eierschalen-Abfallkalzit als Sorptionsmittel zur Rückgewinnung von Seltenerdelementen, ACS Omega (2024). DOI: 10.1021/acsomega.4c00931