Een ontdekking van de KU Leuven brengt het recyclen van zeldzame aardmetalen, die onder meer in tl- en spaarlampen zitten, een stap dichterbij. Daarmee moet het binnenkort mogelijk zijn om op industriële schaal de dure metalen terug te winnen.

Op dit moment worden de zeldzame aarden in afgedankte producten vaak weggegooid, omdat ze vermengd zijn met allerlei andere materialen. Van kapotte spaarlampen bijvoorbeeld blijft na een sorteerproces een hoeveelheid gruis over, die onder meer uit kwik, glasdeeltjes en fosfor bestaat. Een klein deel van die fosforverbindingen, ongeveer 20 %, bevat zeldzame metalen, maar het lampgruis wordt vaak weggegooid omdat er ook kwik in het mengsel zit en het terugwinnen van de materialen allerlei chemicaliën vereist, wat het proces vervuilend en duur maakt.

Het nieuwe recyclingsproces maakt gebruik van een ionische vloeistof, een oplossing die uitsluitend uit negatief en positief geladen ionen bestaat. Die vloeistof is in staat om selectief metaaloxiden op te lossen, terwijl andere verbindingen in vaste vorm achterblijven. Rode fosfor, die de zeldzame metalen yttrium en europium bevat en 70 % van de waarde van het lampgruis opmaak, bestaat bijvoorbeeld uit oxiden. Door het gruis in een bad van ionische vloeistof te doen en daarna te filteren blijft er een oplossing over met enkel de gewenste metalen. Die kunnen vervolgens weer uit de vloeistof worden gehaald via een neerslag- en verhittingsproces.

‘Zo halen we ongeveer 50 % van de zeldzame aarden uit het afval’, vertelt prof.dr. Koen Binnemans van de KU Leuven, die het onderzoek begeleidde. ‘En dat met een proces dat relatief eenvoudig is op te zetten en minder kost dan het winnen van metalen uit erts.’ Binnemans en promovendus David Dupont voerden hun proeven met het recyclingsproces uit in het lab, maar willen samen met bedrijven ook op grotere schaal gaan testen. ‘Dan zitten er bijvoorbeeld ook glasdeeltjes, kwik en andere verontreiniging in de oplossing. We moeten zien hoe het proces dan gaat, maar we hebben goede hoop.’

China

Het recyclen van de zeldzame aardmetalen wordt steeds belangrijker. China heeft 90 % van de winning in handen, waardoor de prijzen snel stijgen. ‘Afhankelijk van de prijs van de elementen is onze recyclemethode economisch haalbaar. Technologisch kan het in ieder geval’, aldus Binnemans.

De methode is niet helemaal nieuw; de afgelopen zes jaar deden verschillende groepen onderzoek naar het oplossen van zeldzame aarden met ionische vloeistoffen. ‘Maar de groep van Binnemans heeft het nu zo verfijnd dat het ook industrieel haalbaar is’, vertelt Dries Parmentier MSc, promovendus bij Wetsus. ‘Een deel van de metalen zal nog steeds vanuit China moeten komen, maar dit is een grote stap, ook op het gebied van duurzaamheid, want de winning van de metalen is erg vervuilend.’ Aangezien er op dit moment minder dan 1 % van de metalen uit oude lampen wordt teruggewonnen, zou de nieuwe methode hoe dan ook een enorme stap voorwaarts betekenen.

Image credit: Green Chemistry