Helsingin yliopiston kemian alan väitöstutkimuksessaan Xu Junhua tutki harvinaisten maametallien eli REE-aineiden erottelua. Hän kehitti uusia zirkoniumfosfaattiin pohjautuvia ioninvaihtimia, joiden avulla voidaan ottaa talteen ja erottaa toisistaan kobolttia, neodyymia ja dysprosiumia.
– Kiina on yksi harvoista harvinaisten maametallien tuottajista maailmassa. Teollisuuden kiinnostus kierrätykseen on vaihdellut raaka-aineen hinnan mukaan, mutta ekologisinta olisi käyttää uudelleen komponenttien metallit, Xu toteaa.
Viime aikoina neodyymikestomagneetit (NdFeB) ovat syrjäyttäneet muut magneetit alhaisen hintansa ja parempien magneettisten ominaisuuksiensa vuoksi. Xu Junhua keskittyi väitöstutkimuksessa kehittämään erottelumenetelmiä juuri näille magneettien valmistuksessa välttämättömille harvinaisille maametalleille.
Xu teki laboratoriomittakaavan kokeita, joissa saatiin ensin eroteltua koboltti puhtaaksi fraktioksi lähes kokonaan, mutta muut metallit vain osittain. Kun käsittely toistettiin useamman kerran, saatiin talteen puhdasta neodyymia ja dysprosiumia.
Aineet esiintyvät pieninä määrinä
– Yksi epäorgaanisen kemian vaikeimmista tehtävistä on kahden REE-aineen erottaminen toisistaan. Turbiineissa kuitenkin tarvitaan puhtaita metalleja, sanoo tutkija Risto Koivula Helsingin yliopiston radiokemian laboratoriosta.
Erilaisia tekniikoita REE-aineiden erottamiseen on ollut käytössä aina toisen maailmansodan aikaisen atomipommin kehittämiseen tähdänneen Manhattan-projektin ajoista lähtien. Haastavaa on löytää riittävän tehokas mutta hinnaltaan niin edullinen menetelmä että teollisuus siirtyy sitä käyttämään.
– Teollisuuden kiinnostus kierrätykseen riippuu harvinaisten maametallien maailmanmarkkinahinnasta. Tällä hetkellä hinnat ovat sen verran alhaiset, että kierrätykseen perustuvat tuotantolinjat on lakkautettu, kertoo Koivula.
Junhua Xu on työskennellyt EU:n rahoittamassa nuorten tutkijoiden koulutusverkostossa EREANissa, jossa teollisuudessa ja eri tutkimuslaitoksessa työskennelleet 15 tutkijaa selvittivät sähkögeneraattorin elinkaarta ja miten käytöstä poistetuista komponenteista valmistetaan uusi toimiva tuote.
Junhua Xu väittelee 31.8.2018 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Recovery of rare-earth elements from NdFeB magnets by zirconium phosphate ion exchangers". Väitöstilaisuus järjestetään luentosalissaA110, Kemian laitos, 31. elokuuta 2018. Vastaväittäjänä on Professori Dimitrios Panias, National Technical University of Athens, ja kustoksena on professori Anu Airaksinen.
Väitöskirja: Recovery of rare-earth elements from NdFeB magnets by zirconium phosphate ion exchangers on myös elektroninen julkaisu ja luettavissa E-thesis -palvelussa.
Lisätietoja
M.Sc. Eng. Junhua Xu
Sähköposti: junhua.xu@helsinki.fi
Puhelin: +358 41 4905053
Tutkija Risto Koivula, Ion exchange for nuclear waste treatment and for recycling –tutkimusryhmä
Sähköposti: Risto.Koivula@helsinki.fi
Puhelin: + 358 50 4486640
Viestinnän asiantuntija Riitta-Leena Inki
Sähköposti: riitta-leena.inki@helsinki.fi
Puhelin: +358 50 448 5770
Twitter: @inkiriitta