Uudet materiaalit mahdollistavat puhtaamman harvinaisten maametallien erottelun

Helsingin yliopistossa kehitetyt säteilyä kestävät hybridimaterialit toimivat luotettavasti radiokemiallisissa olosuhteissa. Ne mahdollistavat harvinaisten maametallien puhtaamman erottelun ja avaavat tulevaisuudessa mahdollisuuksia niiden talteenottoon elektroniikkaromusta.

Harvinaiset maametallit (Rare Earth Elements eli REE) ovat välttämättömiä monille arkipäivän teknologioille, kuten älypuhelimille, LED-valoille, tuuliturbiineille ja lukuisille lääketieteellisille sovelluksille. Samaan aikaan toimitusketjuihin kohdistuu paineita tuotannon maantieteellisen keskittymisen vuoksi, ja elektroniikkajäte kasvaa maailmanlaajuisesti.

Yksi harvinaisten maametallien louhinnan haasteista on, että niitä esiintyy vain pieninä määrinä ja ne käyttäytyvät kemiallisesti lähes identtisesti. Tämä tekee niiden erottelusta toisistaan valtavan teknisen haasteen.

Väitöskirjatutkija Helsingin yliopistosta on kehittänyt sarjan uusia hybridimaterialejä, jotka pystyvät valikoivasti erottelemaan harvinaisia maametalleja toisistaan. Materiaalit yhdistävät orgaanisen komponentin (aminofosfonaatit) epäorgaaniseen zirkoniumoksidirunkoon. Kehitetyt kiinteät hybridimaterialit pystyvät sitomaan ja erottamaan kemiallisesti samankaltaisia harvinaisia maametalleja valikoivasti ilman voimakkaiden tai vaarallisten kemikaalien käyttöä alkuerotteluvaiheessa — tarjoten näin perinteisiä menetelmiä puhtaamman ja turvallisemman vaihtoehdon.

Kiertotalous ja toimitusvarmuus

Uudet materiaalit toimivat luotettavasti radiokemiallisissa olosuhteissa. Tämä tekee niistä erityisen soveltuvat lääketieteellisesti tärkeiden radionuklidien tuotantoon — alalle, jonka merkitys kasvaa globaalin kysynnän lisääntyessä.

– Harvinaisten maametallien perinteinen erottelu perustuu intensiiviseen, suurimittakaavaiseen liuotinuuttoon, joka tuottaa merkittäviä määriä kemiallista nestejätettä, Otaki toteaa.

Uusien materiaalien avulla harvinaisia maametalleja voitaisiin jalostaa myös esikäsitellyistä elektroniikkaromujakeista pelkän uuden louhinnan sijaan.

– Tämä vahvistaa toimitusvarmuutta, tukee kiertotaloutta ja edistää puhtaampien energiateknologioiden sekä kehittyneiden lääketieteellisten sovellusten kehittämistä, Otaki toteaa.

Miho Otakin väitöskirja tarkastetaan 17.6. Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa.