As instalações de reciclagem recolhem vidro e mercúrio de lâmpadas fluorescentes descartadas, mas a iluminação descartada também pode fornecer metais de terras raras para reutilização. Os 17 metais conhecidos como terras raras não estão amplamente disponíveis e não são facilmente extraídos com os métodos de reciclagem existentes.



Agora, os pesquisadores descobriram uma maneira mais simples de coletar partículas ligeiramente magnéticas que contêm metais de terras raras de lâmpadas fluorescentes gastas. A equipe descreve seu método de cromatografia magnetizada de prova de conceito em ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Muitas tecnologias modernas, como veículos elétricos e microchips, utilizam terras raras devido às suas características magnéticas, elétricas e ópticas únicas. No entanto, apenas um punhado de países possui depósitos inexplorados destes metais. A reciclagem em larga escala de terras raras de dispositivos obsoletos e quebrados é um desafio porque os metais estão integrados em diferentes componentes e estão presentes apenas em pequenas quantidades.

Na iluminação fluorescente descartada, misturas de fósforos à base de terras raras, as substâncias que contribuem para a cor da luz, são encontradas em uma fina camada dentro da lâmpada. Assim, Laura Kuger, Matthias Franzreb e colegas queriam desenvolver um método de baixa tecnologia para coletar facilmente esses fósforos, aproveitando as fracas propriedades magnéticas dos elementos.

Os pesquisadores usaram uma bobina de fio para aplicar externamente um campo magnético a uma coluna de cromatografia de vidro cheia de discos empilhados de malha de aço inoxidável. Eles então prepararam uma amostra de demonstração para passar pela coluna para ver se ela poderia capturar os fósforos.

Primeiro, os pesquisadores obtiveram três diferentes fósforos de terras raras fracamente magnéticos de um fabricante de lâmpadas. Em seguida, a equipe imitou peças antigas de lâmpadas fluorescentes misturando as partículas de fósforo em uma solução líquida com óxido de sílica não magnético e nanopartículas de óxido de ferro fortemente magnéticas, representando componentes de vidro e metal nas lâmpadas, respectivamente.

Então, quando o líquido foi injetado e fluiu pela coluna cromatográfica, os fósforos e as nanopartículas de óxido de ferro aderiram à malha magnetizada de aço inoxidável, enquanto as partículas de água e sílica fluíram para fora pela outra extremidade.

Para remover os fósforos da coluna, os pesquisadores reduziram lentamente a força do campo magnético externo enquanto enxaguavam a coluna com líquido. Finalmente, as nanopartículas de óxido de ferro fortemente magnéticas foram liberadas da coluna quando o campo magnético foi desligado.

Os pesquisadores observaram que seu método recuperou 93% dos fósforos de terras raras da mistura inicial que imitava os componentes da lâmpada. Embora seja necessário mais trabalho para separar elementos individuais de terras raras dos fósforos e dimensionar o método para aplicações de reciclagem industrial, Kuger, Franzreb e colegas dizem que sua abordagem é um passo em direção a uma maneira prática de transformar lâmpadas antigas em novas tecnologias para um futuro mais brilhante e mais sustentável.

Mais informações: Laura Kuger et al, Projeto de um processo de cromatografia controlada por campo magnético para fracionamento eficiente e seletivo de fósforos de terras raras de lâmpadas fluorescentes em fim de vida, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c05707
Fornecido pela American Chemical Society