Новый метод фильтрации повышает извлечение редкоземельных элементов из электронных отходов

Прометий. Автор: Мэтт Перко

Редкоземельные элементы (РЗЭ) — основа информационной эпохи, и обеспечение их поставок стало вопросом национальной и экономической безопасности. Они повсеместно используются в умных технологиях, высокопроизводительных материалах и промышленных катализаторах. Однако их извлечение остается сложным, опасным и дорогостоящим процессом.

Именно поэтому Джастин Уилсон из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) совместно с компанией REEGen разработал новый метод извлечения РЗЭ из отработавших устройств, таких как электронные отходы телефонов, аккумуляторов и каталитических нейтрализаторов.

Новая технология, опубликованная в журнале Communications Chemistry, сочетает преимущества твердофазной экстракции с точной химией. Цель — сделать переработку РЗЭ экономически выгодной, логистически удобной и экологически безопасной.

Химия редкоземельных элементов

РЗЭ включают скандий, иттрий и элементы от лантана до лютеция. Хотя они не такие редкие, как следует из названия, их чистое выделение остается сложной задачей. «Их химическое сходство делает их крайне трудными для разделения», — поясняет Уилсон.

Лаборатория Уилсона сосредоточена на хелаторах — соединениях, которые связываются с металлами, как клешня краба с камнем. В 2024 году его команда синтезировала уникальный хелатор G-macropa, избирательно связывающийся с крупными ионами РЗЭ. Теперь ученые адаптировали его для фильтрации РЗЭ из смесей, содержащих другие металлы.

Простота и эффективность

Компания REEGen использует микроорганизмы для выщелачивания РЗЭ из отходов, а метод Уилсона позволяет затем отделить их от других металлов, таких как железо и алюминий. Разработанный фильтр увеличил концентрацию РЗЭ в растворе с 5% до 21%, а после дополнительной обработки — до 59%.

«Редкоземельные элементы критически важны для высокотехнологичных материалов, но их добыча из руд неэффективна и вредна для экологии. Мы работаем над чистыми методами их извлечения», — говорит ведущий автор Янъян Гао.

Технология потенциально применима не только для переработки, но и для добычи ресурсов и экологической очистки. Однако высокая стоимость синтеза хелатора пока ограничивает масштабирование. Команда ищет более простые аналоги и оптимизирует процесс.

Финансирование проекта осуществляется за счет грантов Национального научного фонда и Министерства энергетики США. Ученые опасаются, что сокращение бюджета этих организаций может остановить прогресс в столь важной для национальной безопасности области.

Дополнительная информация: Yangyang Gao et al, 18-membered macrocycle appended on resin for selective rare earth element extraction and separation, Communications Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s42004-025-01565-4