新技術回收稀土金屬 低污染收益大

稀土金屬（REE）可以說是現代科技重要的基石，已廣泛應用到智能手機、電腦、螢幕、電池、電動摩打、鐳射、戰鬥機和化學催化劑等方面。然而，稀土金屬的開採和回收卻對環境有較嚴重的污染與破壞。瑞士一大學目前研發了一種利用酶回收稀土金屬的方法，以期減少開採和化學回收造成的污染。

目前常用的稀土金屬有17種，都是以化合物的形式存在於天然礦石中，因為它們之間的化學性質非常相似且分布在微量雜質中，所以提取分離難度較大，需要依靠大量的能源和化學品才能完成。

長期以來，大多數國家都依賴進口中國加工或提煉的稀土金屬。但隨著中共將稀土作為威脅其它國家的一種手段後，各國都在想辦法回收稀土或尋找其它稀土礦點，以應對來自中共的恐嚇。

另外，過去許多稀土元素的回收率都低於1%。例如，螢光燈的磷光體和平板顯示器中的螢光粉，都使用到稀土銪（Eu），但隨著這些東西逐漸被淘汰，使得其市場價格下降，讓其回收變得不符合經濟效益。但這些廢棄物的稀土金屬含量比天然礦石高出約17倍，且可能存在污染環境的問題，因此研發出能有效分離銪的方法就顯得十分重要。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zürich）利用特殊酶，提取廢棄燈泡中的稀土「銪」，且提純的量和經濟效益上，都要遠高於現有溶劑萃取、離子交換等方法，同時還可以有效回收螢光燈廢料。

目前，研究人員正試圖於將他們的方法，擴展到其它稀土金屬上。該研究成果於今年6月發表在《自然》雜誌上，至少有25家與科技能源相關的媒體對此做了報道。

這項技術的關鍵是，在鎢（W）、鉬（Mo）、釩（V）和錸（Re）金屬上，加四個硫原子，使其形成「四硫代金屬鹽」，並利用其獨特的氧化還原特性，轉移其它稀土金屬內部電子，以達到氧化還原的特性。

使用四硫代金屬鹽，是研究人員受到蛋白質世界的啟發。這種物質被發現是天然酵素中金屬的結合位點，並被用作對抗癌症和銅代謝紊亂的活性物質。

研究人員首先從廢棄的螢光燈中萃取裏面的磷光體，並在200°C下真空乾燥，得到淺灰色粉末。經過他們化驗，這些粉末含有0.93wt%（重量百分比）的銪和12.6wt%的釔。

之後，他們將含有「四硫鎢酸鹽陰離子」（WS42−）、三價（帶3個電子）銪離子和三氧化二釔的溶液（YOX）一同放入進行實驗，並觀察其反應，以確認是否達到回收的目的。

過程中，原本含有三價銪離子和釔離子的亮黃色溶液，經過四硫鎢酸鹽陰離子反應，與簡單溫和的外部刺激（例如環境光或溫和加熱）後，溶液變成深紅色且下面有一層金棕色的沉澱物。

三價銪離子經過氧化還原後，形成二價（帶2個電子）銪離子與水，而二價銪離子本身擁有難溶的性質，因此被析出成為金棕色的沉澱物，上層則是含有三價釔離子的深紅色液體。

之後他們透過離心分離固體，並對紅色濾液和固體進行乾燥後，就可以得到亮紅色釔粉末（含有部份和金棕色銪粉末）。

這次有效實現了銪金屬的回收，過程無需對廢棄物和萃取物進行複雜處理便可得到高純度的銪和釔金屬，且回收效率高達驚人的99%。這一結果讓研究人員感到振奮。

蘇黎世聯邦理工學院無機化學實驗室的維克多·穆格爾（Victor Mougel）教授對該校的新聞室表示，「歐洲很少對稀土金屬進行回收，這讓我們迫切需要可持續且簡單的方法，去分離和回收這些戰略材料。」

「未來可以讓原本瑞士運往國外的燈管廢棄物，透過這種方式回收裏面的銪金屬，達到城市礦山的目的，同時減少瑞士對進口的依賴。」他說。