Schwamm saugt gezielt Seltene Erden auf

Sandia National Laboratories zeigt Ersatz für Säuren und andere gefährliche Lösungsmittel

Schwamm: So werden Seltenerdmetalle gewonnen (Foto: PublicDomainPictures, pixabay.com)

Albuquerque/Livermore/Lemont (pte004/29.08.2024/06:10) - Forscher der Sandia National Laboratories ( https://www.sandia.gov/ ) haben eine umweltverträglichere Methode zur Gewinnung von seltenen Erdmetallen entwickelt: Ihre Schwämme saugen die begehrten Rohstoffe selektiv aus wässrigen Lösungen heraus, in denen sie enthalten sind.

Metallorganische Gerüste

Die Schwämme sind metallorganische Gerüste (MOF), also hochporöse Materialien, die aus Metallatomen bestehen und von organischen Molekülen zusammengehalten werden. Es gibt sie in unzähligen Kombinationen, die jeweils auf ihre Aufgabe zugeschnitten sind.

Für das Projekt haben die Forscher zwei zirkoniumbasierte MOFs ausgewählt, die laut Materialchemikerin Dorina Sava Gallis in Wasser sehr stabil sind und sich leicht an unterschiedliche Aufgaben anpassen lassen. Das Team experimentierte mit zahlreichen Kombinationen, wobei sie vor allem immer neue organische Moleküle einsetzten, so genannte Linker, weil sie die Metallatome zusammenhalten.

Um die Entwicklung von MOFs, die für bestimmte Seltenerdmetalle selektiv sind, zu beschleunigen, setzte der Computerwissenschaftler Kevin Leung zwei verschiedene Simulationsverfahren ein. Das Ergebnis befriedigte weder ihn noch die anderen Team-Mitglieder, denn es gelang auf diese Weise, nur Schwämme herzustellen, die bevorzugt leichtere Elemente wie Cer und Neodym oder schwerere wie Lutetium an sich binden.

Spezialisiertes Herausfiltern

Das Ziel der Wissenschaftler bestand jedoch darin, einzelne Seltenerdmetalle gezielt aus einem Gemisch herauszufiltern. Deshalb setzt Geochemikerin Anastasia Ilgen auf eine Technik namens Absorptions-Feinstrukturspektroskopie, die mithilfe von energiereichen Röntgenstrahlen funktioniert und von der Advanced Photon Source ( https://www.aps.anl.gov/ ) am Argonne National Laboratory ( https://www.anl.gov/ ) erzeugt wird.

Diese Versuchsreihe läuft noch. Am Ende sollen hochspezialisierte MOFs stehen, die von der Materialzusammensetzung und der Porengröße genau auf einzelne Seltenerdmetalle abgestimmt sind.

(Ende)