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Seltenerdmaterialien aus Abwasser

11.11.2013

Seltenerdelemente (REEs) werden in vielen modernen Geräten benötigt, beispielsweise in Hybrid-Autobatterien und Flachbildfernsehern. Diese Elemente sind, wie der Name schon sagt, sehr knapp, aber Wissenschaftler berichten von der Entwicklung einer neuen Methode, die es ermöglichen wird, Seltenerdelemente aus Abwasser zu gewinnen. Das Verfahren ist laut den Autoren des Projekts sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus ökologischer Sicht vorteilhaft.

Zhang Lin und Kollegen stellen fest, dass Seltenerdmaterialien wie Terbium (ein weiches, silbriges Metall, das mit einem Messer geschnitten werden kann) in der Herstellung als Supermagnete, Katalysatoren oder Supraleiter verwendet werden. Terbium ist unverzichtbar bei der Herstellung von Autos, Fernsehern, tragbaren Geräten und vielem mehr. Es wird davon ausgegangen, dass die Nachfrage nach diesem Metall nur steigen wird, aber nach den Berechnungen der aktuellen Reserven wird es etwa 30 Jahre dauern, was Fachleute dazu bringt, ernsthaft über alternative Methoden zur Gewinnung von Seltenerdelementen nachzudenken.

Wissenschaftler haben bereits versucht, Seltenerdelemente aus Abwasser zu isolieren, aber bisher waren diese Versuche zu teuer und unpraktisch. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Elemente normalerweise in sehr geringen Konzentrationen im Wasser vorkommen. Abwasser gilt jedoch nach wie vor als Quelle für die Gewinnung der wichtigsten Materialien für die Produktion.

Ein Forscherteam unter der Leitung von Zhang Lin wusste, dass nanostrukturiertes Magnesiumhydroxid bei der Entfernung bestimmter Metalle und Farbstoffe aus dem Abwasser hochwirksam ist. Daher beschlossen die Wissenschaftler zu verstehen, wie diese Verbindung funktioniert und ob sie in Wasser gelöste Seltenerdelemente effektiv entfernt.

Um ihre Hypothese zu testen, stellten die Forscher kostengünstige nanostrukturierte Magnesiumhydroxid-Partikel her, die wie Blumen geformt waren (bei Betrachtung durch ein starkes Mikroskop). Die Erfahrung hat gezeigt, dass dieses Nanomaterial mehr als 85 % der im Abwasser gelösten Seltenerdmaterialien einfängt.

Das Recycling von Seltenerdelementen aus Abwasser schont nicht nur die seltenen Ressourcen der Erde und schützt die Umwelt, sondern bringt auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile, sagen die Autoren des Projekts. Ein neues Verfahren zur Gewinnung von Seltenerdmaterialien aus Wasser wird ihrer Meinung nach ein enormes Potenzial in der Produktion haben.

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Französische Wissenschaftler der Universität Clermont haben eine einzigartige Methode vorgeschlagen, mit der es möglich ist, die Qualität von Kunststoff auf organische Weise zu verbessern und umweltfreundlichen Kunststoff herzustellen. Experten verwendeten Pinot Noir-Traubenabfälle - Blätter, Zweige und Samen - und legten sie in einen Mikrowellenherd, wo die Zutaten 20 Minuten lang getrocknet wurden.

In der Produktion wird bei der Herstellung von Kunststoff ein spezieller Stabilisator mit Antioxidantien zugesetzt, damit das Produkt nicht zerfällt. Wissenschaftler erklären, dass Photooxidation dank Lichtstabilisatoren vermieden werden kann und Antioxidantien notwendig sind, um thermisch-oxidative Prozesse zu verhindern.

Weintrauben enthalten chemische Verbindungen, sogenannte Polyphenole. Sie dienen als natürliche Antioxidantien, die chemische Prozesse verhindern, bei denen das Material zerstört wird, weil das Molekül seine Elektronen verliert.

Als Ergebnis der Trocknung von Traubenabfällen in einem Mikrowellenherd extrahierten die Wissenschaftler ein hellbraunes Pulver, das Polyphenole enthielt. Danach wurde es mit geschmolzenem Polypropylen kombiniert, das normalerweise bei der Herstellung von Einweg- oder Mehrweggeschirr verwendet wird.

Die Forscher testeten das fertige Material. Der Kunststoff wurde auf Festigkeit getestet: Mit ultravioletten Strahlen wurden starke Luftströme gerichtet und sie wurden auch in einen Ofen mit 80 und 90 Grad Temperatur geschickt.

Die Experten stellten fest, dass das Kunststoffmaterial mit Traubenpolyphenolen 27 Stunden in der Lichtalterungskammer überdauern konnte. Während Plastik ohne Stabilisator 2 Stunden weniger hielt.

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