Harvinaiset maametallit löytyvät kaivosteollisuuden jätekasoista

Väitöstutkimuksessaan Wenzhong Zhang Helsingin yliopiston kemian osastolta kehitti uuden materiaalin, jolla harvinaisiin maametalleihin kuuluva skandium pystytään tehokkaasti erottamaan alumiiniteollisuuden jätteestä.

Yhden alumiinisen juomatölkin valmistamiseen tarvittavasta bauksiitista kertyy noin 60 g punertavaa saven kaltaista ainetta, punaista mutaa, jota aiemmin kipattiin meriin. Nyt se kertyy tuottajamaissa, kuten Kreikassa, yhä kasvaviksi kasoiksi. Maailman laajuisesti tätä jätettä on jo yli 3 miljardia tonnia.

– Ongelmana on, että halutut mineraalit ovat jätekasoissa hyvin pieninä pitoisuuksina, eikä tehokkaita menetelmiä niiden erotteluun ole olemassa, sanoo Wenzhong Zhang.

Wenzhong Zhang keskittyi väitöstutkimuksessaan Skandiumiin, joka tällä hetkellä on äärimmäisen mielenkiintoinen alkuaine sen erittäin kalliin hinnan ja Suomessa mahdollisesti aloitettavan kaivostuotannon takia (Rautalammin esiintymä). Skandiumin käyttö alumiinin kanssa mahdollistaa entistä kestävämmät ja kevyemmät rakenteet esimerkiksi lentokoneiden tai polkupyörien rungoissa.
Koeputken pohjalle on kertynyt hyppysellinen valkoista jauhetta. Onko siinä avain, joka ratkaisee jätevuorten ongelman?

Wenzhong Zhang kehittää uusia funktionaalisia materiaaleja, joiden avulla haluttu metalli, pyydystetään puhtaana alkuaineena muiden aineiden jäädessä jäteliuokseen.
Kemistin työ on kuin rakennuspalikoiden kasaamista. Kun palikat loksahtavat paikalleen, syntyy ominaisuuksiltaan käyttökelpoinen materiaali, jonka soveltamisen kehittämistä jatkavat insinöörit. Jonain päivänä menetelmä voidaan ottaa käyttöön teollisessa mittakaavassa.

– Erottelumenetelmät eivät tällä hetkellä kiinnosta alumiiniteollisuutta. Se etsii ratkaisuja, joilla jätevuoret pystyttäisiin hävittämään kokonaan, kertoo Wenzhong Zhang

Helsingin yliopistossa Risto Koivulan myötä käynnistyneessä Suomen Akatemian rahoittamassa USEMA (Ultra-Selective Hybrid Materials for Separation of Group 3 and f-block Element) projektissa kehitetään uusia materiaaleja pohjautuen tutkimusryhmän epäorgaanisen kemian ja ioninvaihtoon perustuvien menetelmien osaamiseen.

–  Soveltamisalueita on monia, kuten jätevirtojen muuttamien raaka-aineiksi ja uusien prosessien kehityksessä radioaktiivisten jätteiden tuhoamiseksi tai radiolääkeaineiden valmistamiseksi, kertoo Koivula.

M.Sc. Wenzhong Zhang väittelee 23.11.2018 kello 12 Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa aiheesta "Metal(IV) Phosphate Based Functional Materials for Selectively Harvesting Rare-Earth Elements from Bauxite Residue". Väitöstilaisuus järjestetään osoitteessa Chemicum, auditorio A129, A. I. Virtasen Aukio 1.
Vastaväittäjänä on Professor Freddy Kleitz, University of Vienna, ja kustoksena on professori Gareth Law.

Väitöskirja julkaistaan sarjassa Report Series in Radiochemistry.

Väitöskirja: "Metal(IV) Phosphate Based Functional Materials for Selectively Harvesting Rare-Earth Elements from Bauxite Residue".

Lisätietoja

Tohtoriopiskelija Wenzhong Zhang, M.Sc.
Puhelin: + 358 50 4486829
Sähköposti: wenzhong.zhang@helsinki.fi

Tutkija Risto Koivula, Ion exchange for nuclear waste treatment and for recycling –tutkimusryhmä
Sähköposti: Risto.Koivula@helsinki.fi
Puhelin: + 358 50 4486640