Les éléments de terres rares sont présents dans de nombreux produits du quotidien, tels que les téléphones intelligents, Lumières LED et piles. Cependant, seuls quelques endroits ont de grands gisements dignes d'être exploités, entraînant des tensions dans la chaîne d'approvisionnement mondiale. Donc, il y a une tendance à les recycler à partir de sources non traditionnelles, tels que les déchets de la combustion des cendres volantes de charbon. Maintenant, chercheurs en ACS' Sciences et technologies de l'environnement rapportent une méthode simple pour récupérer ces éléments à partir de cendres volantes de charbon à l'aide d'un liquide ionique.

Bien que les éléments de terres rares ne soient pas aussi rares que leur nom l'indique, les principales réserves sont soit dans des endroits politiquement sensibles, ou ils sont très dispersés, ce qui rend leur exploitation difficile. Donc, assurer leur approvisionnement, certaines personnes se sont tournées vers le traitement d'autres ressources enrichies. Par exemple, le sous-produit des cendres des centrales électriques au charbon a des concentrations élémentaires similaires à celles des minerais bruts. Encore, les méthodes actuelles pour extraire ces matières précieuses des cendres volantes de charbon sont dangereuses et nécessitent plusieurs étapes de purification pour obtenir un produit utilisable. Une solution potentielle pourrait être des liquides ioniques, qui sont considérés comme inoffensifs pour l'environnement et sont réutilisables.

Un en particulier, bis(trifluorométhylsulfonyl)imide de bétaïnium ou [Hbet][Tf 2 N], dissout sélectivement les oxydes de terres rares par rapport aux autres oxydes métalliques. Ce liquide ionique se dissout également de manière unique dans l'eau lorsqu'il est chauffé, puis se sépare en deux phases lorsqu'il est refroidi. Donc, Ching Hua Huang, Laura Stoy et ses collègues de Georgia Tech voulaient voir s'il extrairait efficacement et préférentiellement les éléments souhaités des cendres volantes de charbon et s'il pouvait être efficacement nettoyé, créer un processus sûr et générant peu de déchets.

Les chercheurs ont prétraité le charbon avec une solution alcaline et l'ont séché. Puis, ils ont chauffé les cendres en suspension dans l'eau avec [Hbet][Tf 2 N], créer une seule phase. Une fois refroidi, les solutions se séparent. Le liquide ionique extrait plus de 77% des éléments de terres rares de matière fraîche, et il a extrait un pourcentage encore plus élevé (97 %) de cendres altérées qui avaient passé des années dans un étang de stockage. Finalement, les éléments de terres rares ont été extraits du liquide ionique avec de l'acide dilué.

Les chercheurs ont découvert que l'ajout de bétaïne au cours de l'étape de lixiviation augmentait les quantités d'éléments de terres rares extraites. L'équipe a testé la réutilisation du liquide ionique en le rinçant à l'eau froide pour éliminer l'excès d'acide, ne trouvant aucun changement dans son efficacité d'extraction à travers trois cycles de lixiviation-nettoyage. Les chercheurs disent que cette approche à faible teneur en déchets produit une solution riche en éléments de terres rares, avec des impuretés limitées, et pourrait être utilisé pour recycler des matériaux précieux provenant de l'abondance des cendres volantes de charbon contenues dans les bassins de stockage.