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Seltene Erden: Nanoteilchen filtern Rohstoffe aus Abwasser

Abwasser-Aufbereitungsanlage

Seltene Erden sind teuer – so teuer, dass selbst die kleinste Menge zählt wie zum Beispiel gelöstes Terbium, Europium oder Neodym in industriellen Abwässern. Die enthalten typischerweise einige Milligramm Seltenerdmetalle pro Liter – zu wenig, um sie mit herkömmlichen Methoden zurückzugewinnen. Ein Forscherteam um Lin Zhang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Fuzhou stellt nun ein auf Nanomaterial basierendes Verfahren vor, das auch sehr geringe Konzentrationen der begehrten Elemente aus Abwässern filtert. Kernstück sind wenige Dutzend Mikrometer große Aggregate aus Magnesiumhydroxidplättchen, auf denen sich die Metalle in Form ihrer Hydroxide abscheiden.

Dank einer Reihe besonderer Eigenschaften sind Seltenerdmetalle inzwischen für viele technische Anwendungen von Supermagneten bis hin zu Wasserstoffspeichern unersetzlich geworden. Allerdings gibt es weltweit nur wenige Lagerstätten, in denen die Elemente abbauwürdig angereichert sind – die Reserven einiger Metalle werden nach heutigen Projektionen noch vor dem Jahr 2050 erschöpft sein. Deswegen suchen Forscher fieberhaft nach Wegen, noch die kleinsten Spuren dieser Stoffe aufzufangen und zu nutzen.

Stark verdünnte Abwässer enthalten zwar pro Liter nur sehr geringe Mengen der Seltenerdmetalle, es entstehen jedoch immense Mengen dieser flüssigen Abfälle, so dass über sie in der Summe recht viel der Rohstoffe verloren geht. Dass diese so stark verdünnt sind, macht allerdings die meisten Methoden, sie zurückzugewinnen – zum Beispiel durch Membranverfahren oder über Zeolith-Absorber –, ineffektiv. Das Magnesiumhydroxid dagegen funktioniert als Ionentauscher: Magnesium geht in Lösung, während sich die Seltenerdmetalle in Form ihrer Hydroxide an der Oberfläche der Nanoteilchen abscheiden. Das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt extrem weit auf der Seite der Seltenerdmetallhydroxide, so dass das Verfahren auch aus verdünnten Lösungen bis zu 99 Prozent der Ionen herausfiltert. Magnesiumhydroxid ist ungiftig und verhältnismäßig preisgünstig, weshalb Zhang und Co erwarten, dass das Verfahren auch in der Praxis ökonomisch ist.

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