Les installations de recyclage collectent le verre et le mercure des ampoules fluorescentes jetées, mais les luminaires mis au rebut pourraient également fournir des métaux de terres rares à réutiliser. Les 17 métaux appelés terres rares ne sont pas tous largement disponibles et ne sont pas faciles à extraire avec les méthodes de recyclage existantes.
Aujourd’hui, les chercheurs ont trouvé un moyen plus simple de collecter des particules légèrement magnétiques contenant des métaux des terres rares provenant d’ampoules fluorescentes usagées. L'équipe décrit sa méthode de chromatographie magnétisée de preuve de concept dans ACS Sustainable Chemistry &Engineering .
De nombreuses technologies modernes, telles que les véhicules électriques et les puces électroniques, utilisent des terres rares en raison de leurs caractéristiques magnétiques, électriques et optiques uniques. Cependant, seule une poignée de pays disposent de gisements inexploités de ces métaux. Le recyclage à grande échelle des terres rares provenant d'appareils obsolètes et cassés est un défi car les métaux sont intégrés dans différents composants et ne sont présents qu'en petites quantités.
Dans les éclairages fluorescents mis au rebut, des mélanges de phosphores à base de terres rares, les substances qui contribuent à la couleur de la lumière, se trouvent dans une fine couche à l'intérieur de l'ampoule. Ainsi, Laura Kuger, Matthias Franzreb et leurs collègues ont voulu développer une méthode low-tech pour collecter facilement ces phosphores en tirant parti des faibles propriétés magnétiques des éléments.
Les chercheurs ont utilisé une bobine de fil pour appliquer extérieurement un champ magnétique à une colonne de chromatographie en verre remplie de disques empilés en treillis d'acier inoxydable. Ils ont ensuite préparé un échantillon de démonstration à passer à travers la colonne pour voir s'il pouvait capturer les luminophores.
Tout d’abord, les chercheurs ont obtenu trois phosphores de terres rares faiblement magnétiques différents auprès d’un fabricant de lampes. Ensuite, l'équipe a imité d'anciennes pièces de lampes fluorescentes en mélangeant les particules de phosphore dans une solution liquide avec des nanoparticules d'oxyde de silice non magnétique et d'oxyde de fer fortement magnétiques, représentant respectivement les composants de verre et de métal des ampoules.
Ensuite, lorsque le liquide a été injecté et s'est écoulé à travers la colonne de chromatographie, les nanoparticules de phosphore et d'oxyde de fer se sont collées au maillage magnétisé en acier inoxydable, tandis que les particules d'eau et de silice s'écoulaient par l'autre extrémité.
Pour éliminer les luminophores de la colonne, les chercheurs ont lentement réduit la force du champ magnétique externe tout en rinçant la colonne avec du liquide. Enfin, les nanoparticules d'oxyde de fer fortement magnétiques ont été libérées de la colonne lorsque le champ magnétique a été désactivé.
Les chercheurs ont observé que leur méthode récupérait 93 % des phosphores des terres rares du mélange initial qui imitait les composants de la lampe. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour séparer les éléments de terres rares individuels des luminophores et pour adapter la méthode aux applications de recyclage industriel, Kuger, Franzreb et leurs collègues affirment que leur approche constitue une étape vers une manière pratique de transformer les vieilles ampoules en de nouvelles technologies pour le recyclage. un avenir meilleur et plus durable.
Plus d'informations : Laura Kuger et al, Conception d'un processus de chromatographie contrôlé par champ magnétique pour le fractionnement efficace et sélectif des phosphores de terres rares provenant de lampes fluorescentes en fin de vie, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI : 10.1021/acssuschemeng.3c05707
Fourni par l'American Chemical Society
