Rice Üniversitesi’nden James Tour ve Shichen Xu liderliğindeki bir araştırma ekibi, atık mıknatıslardan nadir toprak elementlerini (REE) geri kazanmak için yıldırım hızında bir yöntem ortaya koydu. Bu teknik, geleneksel geri dönüşüm yöntemlerine kıyasla önemli çevresel ve ekonomik faydalar vaat ediyor. Geleneksel REE geri dönüşümü enerji yoğun olup toksik atık üretir. Yeni yaklaşım, malzeme sıcaklığını milisaniyeler içinde binlerce dereceye hızla yükselten flaş Joule ısıtma (FJH) ve klor gazının bir araya getirilmesiyle REE’leri saniyeler içinde ayrıştıran bir yöntemdir. Bu yöntem su veya asit gerektirmiyor; bu da daha yeşil bir işleme için önemli bir gelişme.
YEŞİL SÜREÇ AVANTAJI
TT ve WF Chao Kimya Profesörü, Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Profesörü ve çalışmanın sorumlu yazarı olan James Tour, ekibin elektronik atıklardan saniyeler içinde ve minimum çevresel ayak iziyle nadir toprak elementlerini geri kazanabildiğini ortaya koydu. Tour’a göre bu, dayanıklı ve dairesel bir tedarik zincirini güvence altına almak için gereken sıçrama niteliğinde. Yaklaşım, ABD’nin yurt içi mineral kaynaklarını güçlendirme ve kritik malzeme ithalatına bağımlılığı azaltma çabalarıyla da örtüşüyor.
TERMODİNAMİK TEMELLİ AYIRMA
Araştırmacılar, FJH’nin klor gazıyla birleştirilmesinin, Gibbs serbest enerjisi ve kaynama noktalarındaki farklılıklardan yararlanarak mıknatıs atıklarından REE olmayan elementleri seçici biçimde uzaklaştırabileceği hipotezini kurdu. Pratikte demir, kobalt ve diğer REE dışı elementler önce klorlanıp buharlaşıyor, geride nadir toprak elementleri oksitleri kalıyor. Ekip, süreci neodimyum demir bor (NdFeB) ve samaryum kobalt (SmCo) mıknatıs atıkları üzerinde test etti. Sıcaklıkların saniyeler içinde hassas kontrolüyle, NTE’ler uçucu klorürlere dönüştürülerek katı NTE’lerden temiz biçimde ayrıldı.
LABDAN SANAYİYE KÖPRÜ
Çalışmanın ilk yazarı ve Rice Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Shichen Xu, termodinamik avantajın süreci hem verimli hem de temiz kıldığını vurguladı. Xu’ya göre yöntem, geleneksel yollara kıyasla çok daha kısa sürede sonuç veriyor ve mümkün olmadığı düşünülen su veya asit kullanımından tamamen kaçınıyor. Laboratuvar deneyleri, yaşam döngüsü değerlendirmeleri (LCA) ve tekno-ekonomik analizler (TEA) ile tamamlandı.
EKONOMİK ETKİ ANALİZİ
Ekip, tek adımda nadir toprak elementlerinin geri kazanımında yüzde 90’ın üzerinde saflık ve verim elde etti. LCA ve TEA sonuçları, hidrometalurjiye kıyasla enerji kullanımında yüzde 87, sera gazı emisyonlarında yüzde 84 ve işletme maliyetlerinde yüzde 54 azalma olduğunu gösterdi. Bu ultra hızlı süreç, elektronik atık toplama noktalarının yakınında küçük veya büyük geri dönüşüm ünitelerinin kurulmasını mümkün kılıyor; yerelleştirilmiş sistemler, kullanılmış mıknatısları hızlı ve temiz biçimde işleyerek nakliye maliyetlerini ve çevresel etkiyi azaltıyor.
SANAYİYE LİSANS ADIMI
Tour, sonuçların bunun akademik bir çalışmadan fazlası olduğunu, uygulanabilir bir endüstriyel yol sunduğunu belirtiyor. Rice Üniversitesi, fikri mülkiyeti, 2026’nın ilk çeyreğinde üretime geçmeyi planlayan Teksas merkezli girişim Flash Metals USA’ya lisansladı. Ortak yazarlar arasında Rice araştırmacıları Justin Sharp, Bing Deng, Qiming Liu, Lucas Eddy, Weiqiang Chen, Jaeho Shin, Shihui Chen, Haoxin Ye, Khalil JeBailey, Bowen Li, Tengda Si ve Kai Gong yer alıyor. Finansman, DARPA, Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ve ABD Kara Kuvvetleri Mühendisler Birliği tarafından sağlandı.
DÖNGÜSEL REE GELECEĞİ
Bu gelişme, ölçeklenebilir, döngüsel ve çevre dostu bir nadir toprak ekonomisine doğru atılmış önemli bir adımı temsil ediyor ve potansiyel olarak kritik malzemelerin dünya çapında nasıl geri kazanıldığını dönüştürüyor.
