Wetenschappers veranderen afvalwater in bron van zeldzame aardmetalen met slimme 'spons'

In dit artikel:

Onderzoekers van Rice University hebben een zeer poreus materiaal ontwikkeld waarmee zeldzame aardmetalen uit industrieel afvalwater kunnen worden teruggewonnen. Dat kan helpen om de afhankelijkheid van een beperkt aantal producerende landen, waaronder China, te verminderen. De metalen zijn belangrijk voor onder meer elektrische auto’s, windturbines en medische apparatuur.

Het materiaal is gebaseerd op MIL-101, een waterbestendig metal-organic framework (MOF), een technologie die in 2025 de Nobelprijs voor Scheikunde kreeg. De onderzoekers voorzagen de poriën van het MOF van PMIDA-moleculen. Deze werken als chemische bindplaatsen voor positief geladen ionen van zeldzame aardmetalen. Volgens moleculaire simulaties kunnen meerdere PMIDA-groepen zich rond één metaalion schikken, waardoor de binding sterker wordt en de opnamecapaciteit toeneemt.

In tests nam het materiaal maximaal 160 milligram neodymium, 175 milligram gadolinium en 195 milligram dysprosium per gram materiaal op. Vooral de selectiviteit viel op: zelfs bij een honderdvoudige overmaat aan ijzer nam de opname van zeldzame aardmetalen nauwelijks af. In één proef bedroeg de afname slechts 0,3 procent.

Met verdund zoutzuur konden de onderzoekers het grootste deel van de metalen weer uit het materiaal halen. Daardoor is hergebruik mogelijk. De technologie, beschreven in ACS Applied Materials & Interfaces, is echter nog niet klaar voor grootschalige toepassing. Er moet worden onderzocht of het materiaal na tientallen of honderden cycli goed blijft werken en of terugwinning economisch rendabel is. Vooral industrieel afvalwater met relatief hoge metaalconcentraties lijkt kansrijk.