Unikátní způsob recyklace vzácných zemin může posílit surovinovou nezávislost

Vědecký tým 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).

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 jsou ale vysoce energeticky náročné a zůstává po nich 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.“

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.“

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.

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.

Původní článek: Jones, K. G.; David, T.; Loula, M.; Matějková, S.; Blahut, J.; Filimoněnko, A.; Litecká, M.; Rohlíček, J.; Böserle, J.; Polasek, M. Macrocyclic Chelators for Aqueous Lanthanide Separations via Precipitation: Toward Sustainable Recycling of Rare-Earths from NdFeB Magnets. Journal of the American Chemical Society 2025. https://doi.org/10.1021/jacs.5c04150.

Ústav organické chemie a biochemie AV ČR / ÚOCHB (www.uochb.cz) je přední mezinárodně uznávaná vědecká instituce, jejímž hlavním posláním je základní výzkum v oblasti chemické biologie a medicinální chemie, organické a materiálové chemie, chemie přírodních látek, biochemie a molekulární biologie, fyzikální chemie, teoretické chemie a analytické chemie. Nedílnou součástí poslání ÚOCHB je přenos výsledků základního výzkumu do praxe. Důraz na mezioborové zaměření výzkumu ústí do řady aplikací v medicíně, farmacii a dalších odvětvích.

Kontakt:

Veronika Sedláčková
ÚOCHB – Komunikace
veronika.sedlackova@uochb.cas.cz
mob: +420 602 160 135

Přečtěte si také

• Krása v detailu – Brno odhalí tajemství květů
• Hledání druhé Země – vesmírná mise PLATO sestavena, prožila milník v přípravě
• Kosmickému záření na nejvyšších energiích dominují těžké kovy
• Neobyčejná genetika obyčejných šípků – umí dělit lichý počet chromozomů
• První umělé zatmění Slunce – s českou účastí
• Vědci krotí houbu, smrtelně nebezpečnou pro oslabené pacienty
• Nová role známého genu: CDK12 je nezbytný pro zrání vajíček a plodnost
• Čeští vědci potvrdili masivní přemnožení invazního sumce v jižním Španělsku
• Platy učitelů v roce 2024 a výhled: na horské dráze
• Archeologické léto zve letos do Šikmého kostela, na vykopávky i k experimentům