Unikátní způsob recyklace vzácných zemin z ÚOCHB může posílit surovinovou nezávislost Evropy a Ameriky

Vědecký tým Dr. Miloslava Poláška z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR vynalezl nový způsob separace prvků vzácných zemin, lanthanoidů, využívaných ve velké míře v elektronice, medicíně, automobilovém a obranném průmyslu. Unikátní metoda umožňuje získat kovy jako například neodym nebo dysprosium z použitých neodymových magnetů. Vše se děje ekologickou cestou, pouhým srážením ve vodě, bez organických rozpouštědel a toxických látek. Výsledky výzkumu uveřejnil na konci června prestižní vědecký časopis Journal of the American Chemical Society (JACS).

ÚOCHB AV ČR / Dr. Tomáš Belloň: Dr. Miloslav Polášek, vedoucí vědecké skupiny Koordinační chemie v ÚOCHB a Kelsea Grace Jones, doktorandka ve vědecké skupině Dr. Miloslava Poláška

Celosvětová poptávka po vzácných zeminách je poháněna především jejich použitím v extrémně silných neodymových magnetech, které umožňují efektivně přeměňovat pohyb na elektrickou energii a obráceně. Neobejdou se bez nich výrobci elektrických aut, větrných elektráren, mobilních telefonů, počítačů nebo datových center. S rozvojem těchto odvětví roste i poptávka po vzácných zeminách. Jejich těžba a zpracování je ale vysoce energeticky náročná a zůstává po ní obrovské množství toxického a radioaktivního odpadu.

Na trhu s lanthanoidy dominuje Čína, která tak získává silnou páku na Evropu a Severní Ameriku. Je proto strategicky výhodné soustředit se na tzv. městskou těžbu (urban mining), tedy na recyklaci, obnovu a opětovné využití materiálů z vyřazených zařízení, například elektrických vozidel, která se stanou významným domácím zdrojem vzácných zemin.

„Rostoucí spotřebu nepokryjeme do budoucna jen primární těžbou. Víme, že nejpozději do deseti let bude nutné hospodařit s materiály šetrněji. Abychom to dokázali, musí vývoj nových technologií začít už teď,“ upozorňuje Miloslav Polášek, vedoucí vědecké skupiny Koordinační chemie. „Naše metoda řeší zásadní problémy recyklace neodymových magnetů. Umíme od sebe dělit ty správné prvky tak, aby bylo možné vyrobit magnety nové. Jsme ekologičtí a věříme, že naši metodu lze využít i v průmyslovém měřítku. Chemické prvky naštěstí na rozdíl od plastů neztrácejí opakovaným zpracováním svoje vlastnosti, jejich recyklace je tak trvale udržitelná a může kompenzovat klasickou těžbu.“

ÚOCHB AV ČR / Dr. Tomáš Belloň:Produkt separace provedené metodou z laboratoře Dr. Miloslava Poláška. On a jeho tým zpracovali magnet z elektrického auta a získali z 99.7% čistý neodym.

Téma, kterému se Poláškova skupina věnuje dlouhodobě, je součástí doktorské práce Kelsea G. Jones. „Podařilo se nám vyvinout nový typ chelátorů, tedy molekul, které vážou kovové ionty. Chelátor z rozpuštěných magnetů cíleně vysráží neodym, zatímco dysprosium zůstane v roztoku a prvky se tak od sebe jednoduše oddělí. Metodu lze snadno upravit i pro další kovy vzácných zemin, lanthanoidy, obsažené v neodymových magnetech,“ popisuje Kelsea G. Jones a zdůrazňuje: „Separace se děje ve vodě, aniž by vznikal nebezpečný odpad. Dosahujeme přitom stejných nebo lepších výsledků než současné průmyslové metody, které ovšem pracují s organickými rozpouštědly a toxickými činidly.“

Proces separace provedené metodou z laboratoře Dr. Miloslava Poláška

Nová technologie je patentovaná a v pravý čas reaguje na zásadní globální problém. „V současné době netrpělivě čekáme na výsledky studie proveditelnosti, která má co nejlépe nasměrovat výsledky výzkumu z laboratoře do praxe. Věřím, že ve spolupráci s investory a byznysovými partnery, které oslovujeme, má nová technologie z ÚOCHB potenciál ovlivnit široké spektrum průmyslových odvětví,“ říká Milan Prášil, ředitel transferové společnosti IOCB Tech.

ÚOCHB AV ČR / Dr. Tomáš Belloň: Milan Prášil, ředitel IOCB Tech, zástupce ředitele ÚOCHB AV ČR pro translační výzkum

Výzkum přináší ještě jedno důležité zjištění a sice, že v neodymových magnetech novějších elektrických vozů se používá prvek holmium. Vědci z týmu Miloslava Poláška to zjistili analýzou vzorků z elektromotorů evropských a čínských aut. Odborné publikace přitom tento fakt zatím nezmiňují a většina recyklačních projektů s ním při zpracování odpadu z elektroaut nepočítá. Aktuální zjištění nepochybně ovlivní další vývojové a recyklační projekty, a to nejen v automobilovém průmyslu.

ÚOCHB AV ČR / Dr. Tomáš Belloň: Kelsea Grace Jones, doktorandka ve vědecké skupině Dr. Miloslava Poláška

Původní článek

Macrocyclic Chelators for Aqueous Lanthanide Separations via Precipitation: Toward Sustainable Recycling of Rare-Earths from NdFeB Magnets

Kelsea G. Jones, Tomáš David, Martin Loula, Stanislava Matějková, Jan Blahut, Anatolij Filimoněnko, Miroslava Litecká, Jan Rohlíček, Jiří Böserle, Miloslav Polasek*

J. Am. Chem. Soc. 2025

https://doi.org/10.1021/jacs.5c04150

licensed under CC-BY 4.0