Marie Perrin (afb: Reecover)
De uit Franse ouders geboren in Texas geboren Marie Perrin heeft tijdens haar promotieonderzoek (ze promoveerde het vorig jaar) een extractieproces ontwikkeld om belangrijke materialen, met name zeldzame aardmetalen, terug te winnen uit afgewerkte producten. Dat leverde haar een top-10-plaats op van het Europees Octrooibureau (EOB). Perrin is ze nu bezig met het opzetten van een bedrijf, Reecover gedoopt, om de resultaten van haar onderzoek te commercialiseren.
Tegen de achtergrond van de steeds snellere wereldwijde wedloop om zeldzame aardmetalen en strategische metalen, waarvan China meer dan 70% in huis heeft, heeft de jonge wetenschapper een technologie ontwikkeld die sneller, schoner en duurzamer zou zijn dan bestaande methoden. Dat geldt vooral voor de terugwinning van europium, een van de zeventien zeldzame aardmetalen.
Dat element wordt gebruikt in alle soorten LED-schermen, maar ook bij de productie van eurobankbiljetten. “Om een ton europium uit de natuur te halen, zou je tonnen en tonnen erts moeten delven”, stelt de onderzoekster in een vraaggesprek met AFP. Volgens Harvard International Review, een blad van de Harvard-universiteit, kan de winning en verwerking van zeldzame aardmetalen tot wel 2000 ton giftig afval opleveren voor elke ton gewonnen zeldzame aardmetalen.
Marie Perrin besloot om naar europium te zoeken waar de concentraties ervan tot twintig keer hoger zijn dan die in natuurlijke ertsen: in afval zoals spaarlampen of neonbuizen. Ze slaagde er tijdens haar promotieonderzoek in om uit die meuk van neonlampen en -buizen europium te isoleren.
In een stap
Zeldzame aarden komen vooral uit mijnen, Minder dan 1% van de zeldzame aardmetalen wordt momenteel opgewerkt uit afval. Traditionele methoden om zeldzame aardmetalen te winnen zijn energie-intensief, maken gebruik van giftige chemicaliën en omvatten vele complexe extractiestappen, aldus het EOB.
De innovatie van Perrin maakt gebruik van een door de natuur geïnspireerde methode met kleine zwavelhoudende moleculen (tetrathiowolframaatliganden) om selectief europium te winnen uit elektronisch afval, zoals afgedankte fluorescentielampen.
Het proces begint met het demonteren van fluorescentielampen om het fosforpoeder te extraheren, dat vervolgens wordt opgelost in zuur, waardoor een oplossing ontstaat die rijk is aan zeldzame aarden. Het vaste europium wordt eruit gefilterd en behandeld om europiumoxide te produceren, waarmee het opwerkproces is voltooid.
In tegenstelling tot traditionele methoden isoleert REEcover europium in één stap, waardoor zowel chemisch afval als energieverbruik worden verminderd. Het proces verwijdert schadelijk kwik, wint europium efficiënt terug en maakt hergebruik van het materiaal in nieuwe elektronische producten mogelijk.
“Dit proces werkt heel goed”, zegt Perrin. “Tot nu toe zochten we ernaar om zeldzame aardmetalen te winnen door middel van hun interactie met zuurstof.” Dankzij dit proces zouden de zeldzame aarden in één stap kunnen worden afgescheiden.
In Reecover (de ‘Re’ staat voor de Engelse afko van zeldzame aarde) werkt de chemica samen haar vroegere scriptiebegeleider van de ETH in Zürich Victor Mougel. Zeldzame aarden zijn overigens niet zo zeldzaam als de naam doet vermoeden, maar om die grondstoffen moeten grote hoeveelheden erts worden gewonnen waaruit de zeldzame aarden moeten worden geïsoleerd.
Bron: Futura-Sciences