Enkel pluspunten voor methode terugwinnen zeldzame aardmetalen uit magneten

Onderzoekers van het Duitse Fraunhofer IKTS ontwikkelen twee recyclingmethoden waarmee waardevolle grondstoffen zoals neodymium, ijzer en boor kunnen worden teruggewonnen uit afgedankte magneten. Met de technieken kan het mogelijk worden om deze materialen met minder chemicaliën opnieuw te gebruiken.

Neodymiummagneten, die vooral uit neodymium, ijzer en boor bestaan, behoren tot de krachtigste permanente magneten. De wereldwijde vraag naar deze magneten groeit volgens Fraunhofer jaarlijks met maximaal 8,3 procent. De recycling ervan blijft echter lastig. Vooral het terugwinnen van neodymium met een voldoende hoge zuiverheid voor hergebruik is technisch complex en kostbaar. Daardoor worden in Europa nog maar weinig magneten gerecycled. Een groot deel wordt voor verwerking naar China geëxporteerd, waarna de teruggewonnen grondstoffen opnieuw moeten worden ingevoerd.

Twee methoden

Binnen het Europese onderzoeksproject NEO-CYCLE werken Fraunhofer IKTS en de TU Bergakademie Freiberg aan twee verschillende recyclingmethoden. Daarbij richten de onderzoekers zich op magneten uit afgedankte harde schijven van computers en laptops.

De eerste methode maakt gebruik van chlorering in vaste toestand. Hierbij wordt ammoniumchloride toegevoegd aan het mengsel van neodymium, ijzer en boor. Door verhitting worden de metalen omgezet in metaalchloriden. Tegelijkertijd ontstaat een zeer zuivere ammoniakoplossing. In tegenstelling tot conventionele processen is hierbij geen zoutzuur nodig. Volgens de onderzoekers kunnen met deze techniek ‘vrijwel alle aanwezige metalen worden teruggewonnen’. De gepatenteerde methode wordt al toegepast bij de verwerking van fluorescentielampen en wordt nu onderzocht voor magneetrecycling.

Bij de tweede methode wordt fijngemalen magneetafval in een elektrochemische cel gebracht. Een elektrolyt, zoals verdund zwavelzuur, maakt het mogelijk om eerst boor uit het materiaal te halen. De verkregen oplossing kan vervolgens worden geconcentreerd voor toepassingen in de chemische en farmaceutische industrie. Na de eerste verwerking worden de verschillende stoffen verder gescheiden. Fraunhofer gebruikt hiervoor een selectief hydrometallurgisch proces, waarmee onder meer neodymium en ijzer afzonderlijk kunnen worden teruggewonnen.

Proeffabriek

De onderzoekers combineren verschillende scheidingstechnieken, waaronder selectieve neerslagvorming, kristallisatie en membraantechnologie. Daarmee willen zij de zuiverheid van de teruggewonnen materialen verhogen en tegelijkertijd het verbruik van chemicaliën en water beperken. De gerecyclede grondstoffen zijn niet uitsluitend bedoeld voor de productie van nieuwe magneten. Ook de chemische en farmaceutische industrie, waterstofsector en kunstmestindustrie kunnen de teruggewonnen materialen gebruiken.

Het uiteindelijke doel van dit hele gebeuren is een recyclingproces waarbij vrijwel geen afval overblijft. Het vierjarige project wordt gefinancierd vanuit het Europese onderzoeksprogramma Horizon Europe. De onderzoekers werken inmiddels aan de opschaling van de technieken naar een proeffabriek.