"SE-FLECX" Molekulare Container für die Gewinnung Seltener Erden

Forschungsprojekt im BMBF-Förderprogramm r⁴

Viele Hightech-Produkte wie Mikroprozessoren für Computer sind ohne Seltene Erden undenkbar. Im Projekt "SE-FLECX" erforschen Wissenschaftler neue Wege um die Gewinnung dieser Elemente zu vereinfachen.

Foto: Flickr / Tom Hoyle (CC BY-NC-SA 2.0)

Seltene Erden sind begehrt, weil sie für die Herstellung vieler Hightech-Produkte benötigt werden. Allerdings ist ihre Gewinnung aus Erzen aufwendig. Ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften ähneln sich so sehr, dass sie sich nur unter großem technischen Aufwand voneinander trennen lassen. Außerdem enthalten Seltenerd-Vorkommen häufig radioaktive Elemente wie Uran oder Thorium, die vor der Weiterverarbeitung effizient entfernt werden müssen.

Calixarene, die ihren Namen wegen ihrer kelchförmigen Struktur haben, können so maßgeschneidert werden, dass sie nur einen chemischen Stoff binden.

Foto: Universität Leipzig/ Berthold Kersting

Experten aus Wissenschaft und Industrie testen deshalb, ob so genannte Calixarene als alternative Extraktionsmittel in industriellen Trennverfahren eingesetzt werden könnten. Die wegen ihrer speziellen chemischen Struktur auch als Container-Moleküle bekannten organischen Makromoleküle sollen die Anreicherung der Metalle und ihrer Begleitstoffe vereinfachen und den Gebrauch von Prozesschemikalien deutlich verringern. Der Vorteil der Calixarene, die ihren Namen wegen ihrer kelchförmigen Struktur haben, besteht darin, dass sie genau auf einen chemischen Stoff maßgeschneidert werden können. 

Das Projektteam testet die Container-Moleküle in der Flüssig-Flüssig-Extraktion, eine der derzeit gängigsten Methoden, um Seltene Erden aus wässrigen Mischlösungen abzutrennen und anzureichern. Die Stoffe werden dabei bislang unter Zugabe eines organischen, ebenfalls flüssigen Extraktionsmittels gebunden. Aufgrund der geringen Selektivität der herkömmlichen Trennmittel reichern sich die einzelnen Elemente erst über viele Trennstufen hinweg an. Mit Hilfe von Calixarenen könnte die Anzahl der für die Gewinnung erforderlichen Trennstufen für jedes Element um ein Zehnfaches verringert werden. Auf diese Weise würden sich nicht nur der Einsatz von Prozesschemikalien und Energie, sondern auch die Menge an chemischen Abfällen erheblich vermindern.

Das Projekt „SE-FLECX“ ist Teil des Förderschwerpunktes „r⁴ – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ im Rahmenprogramm „Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA)“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

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Projekttitel: Selektive Flüssig-Flüssig-Extraktion von Lanthanoiden und Actinoiden durch präorganisierte Calixarene

Projektpartner:

• Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (Koordinator)
• Institut für Ressourcenökologie am HZDR
• TU Bergakademie Freiberg 
• Universität Leipzig
• BASF SE
• CMI UVK GmbH

Laufzeit: 01.05.2015 - 31.04.2018

Fördersumme: 1.773.000 Millionen Euro

Förderkennzeichen: 033R132

Fördermaßnahme: r⁴ – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe

Gefördert von: