廃棄物から希土類元素を抽出する新しいプロセス(Novel process extracts rare earth elements from waste)

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2023-03-24 ワシントン大学セントルイス校

ワシントン大学マッケルビー工学部のチームが、石炭フライアッシュからレアアース元素(REE)を抽出する方法を発見した。REEは、携帯電話、テレビ、コンピューター、そして自動車のほとんどの部品に含まれているが、需要は年々増加しているにもかかわらず、供給は地政学的に制限され、環境に悪影響を及ぼす採掘方法で採掘されている。
この研究で開発された抽出プロセスは、炭酸ガス、窒素、空気などの一般的な超臨界流体を使用し、廃棄物になる石炭フライアッシュからREEを回収するもので、年間生成される79百万トン以上の石炭飛灰から抽出できるREEの潜在的な価値は、年間40億ドル以上に上るという。環境に配慮した方法であり、廃棄物の削減と改善のための手段となると、研究者たちは述べている。

<関連情報>

多段ストリッピングによる超臨界二酸化炭素/窒素/空気抽出で石炭飛灰から希土類元素の選択的な回収が可能に Supercritical carbon dioxide/nitrogen/air extraction with multistage stripping enables selective recovery of rare earth elements from coal fly ashes

Yaguang Zhu,  Guangcheng Wang§ and  Young-Shin Jun
RSC Sustainability  Published:16 Jan 2023
DOI:https://doi.org/10.1039/D2SU00033D

Graphical abstract: Supercritical carbon dioxide/nitrogen/air extraction with multistage stripping enables selective recovery of rare earth elements from coal fly ashes

Abstract

Rare earth elements (REEs) are widely used in electronic devices and renewable energy technology, but their supply is geopolitically-limited and they are extracted by environmentally unsustainable mining practices. Coal fly ash (CFA), which is mostly discarded as waste, has recently gained attention as a potential low-grade REE source, motivating the development of greener and highly specific processes for recovering and enriching REEs. Here we present a proof-of-concept for a novel REE extraction process in which supercritical fluid enhances the ability of tributyl phosphate (TBP) to selectively extract REEs directly from solid CFA matrices. For the first time, we show that supercritical nitrogen and supercritical air can work like supercritical carbon dioxide for selective extraction. Moreover, using a prototype multistage stripping process with an aqueous solution, we collected REEs with concentrations up to 21.4 mg L−1 from the extractant. Our final products contain up to 6.47% REEs, whereas the coal fly ash source initially contained only 0.0234% REEs. Using supercritical fluid, our novel process can recover valuable and critical resources from materials previously considered to be waste.

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0505化学装置及び設備
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