При поддержке Центра восстановления и переработки ресурсов WPI (CR3) Мэрион Эммерт, доцент кафедры химии, химической инженерии и машиностроения WPI, и научный сотрудник Х.М. Дхаммика Бандара проводит исследования в WPI’s Gateway Park в специально оборудованной лаборатории, одном из немногих подобных заведений в стране.Работая там, пара создала новый метод обработки приводных устройств и электродвигателей для химического отделения редкоземельных элементов — в частности, неодима, диспрозия и празеодима — от других материалов, используемых для изготовления устройств. Цель состоит в том, чтобы переработать редкоземельные элементы, которые в противном случае были бы потеряны, экологически рациональным и эффективным способом.
Чтобы проверить процесс, исследователи WPI разрезали привод (который содержит электродвигатель и другие компоненты трансмиссии) полностью электрического автомобиля Chevrolet Spark на несколько частей, а затем измельчили их. Используя двухступенчатый процесс химической экстракции, они смогли отделить редкоземельные элементы, а также восстановить другие перерабатываемые материалы, включая стальную стружку и другие полезные материалы из приводных устройств.Исследователи говорят, что эта технология может стать альтернативным источником редкоземельных элементов, что может снизить потребность в импорте этих жизненно важных элементов из Китая, который в настоящее время поставляет около 97 процентов редкоземельных элементов, используемых в производстве. Кроме того, поскольку магниты, содержащие редкоземельные элементы, используются в широком спектре технологий, включая электродвигатели, ветряные турбины и медицинские устройства визуализации, в том числе сканеры МРТ, производители смогут повысить экологичность своей продукции за счет переработки этих материалов.
«Тот факт, что в Китае находится большинство действующих в мире сепарационных установок, является огромной проблемой для Соединенных Штатов», — сказал Эммерт. «Крупные производители автомобилей зависят от магнитов, состоящих из этих элементов, для производства автомобилей, поэтому очень важно, чтобы здесь закрепились технологии извлечения и разделения редкоземельных элементов».Эммерт также отметил, что Соединенные Штаты давно не инвестируют в восстановление редкоземельных элементов. «За последние 20 лет Соединенные Штаты утратили знания и опыт в том, как добывать, восстанавливать и разделять эти материалы», — сказал Эммерт. «Мы надеемся, что это начнет меняться, и Соединенные Штаты станут менее зависимы от зарубежных стран в деле восстановления редкоземельных элементов».
Отдел интеллектуальной собственности и инноваций WPI подал предварительный патент на технологию восстановления и начинает продавать эту технологию в надежде найти лицензиата.Исследование началось весной 2014 года, когда WPI была названа ведущим учреждением благодаря многоуниверситетской награде США в размере 7,4 миллиона долларов, которая поддержала разработку новых металлургических методов и новых легких сплавов, чтобы помочь военным строить более эффективные и прочные автомобили и системы. В рамках этого исследования изучались методы извлечения редкоземельных элементов из руд, найденных за пределами Китая, и восстановления этих элементов из переработанных материалов.
Статья Эммерта и Бандары о переработке редкоземельных элементов под названием «Восстановление редкоземельных элементов из двигателей с истекшим сроком эксплуатации с использованием принципов проектирования экологической химии» была недавно опубликована в журнале «Зеленая химия».