Редкоземельные металлы, всего 17 элементов таблицы Менделеева, сильно разбросаны в земной коре, поэтому получать их довольно сложно. Редкоземельные элементы (РЗЭ) крайне важны для производства бытовой электроники, химической промышленности и автомобилестроения. На основе Nd, Y, Sm, Er, Eu с Fe-B получают сплавы с рекордными магнитными свойствами, поэтому их используют в двигателях для электромобилей, гибридов. Другие же необходимы для создания компонентов смартфонов, жестких дисков, плоских экранов и т. д.
Технология мгновенного джоулевого нагрева разработана несколько лет назад для получения графена из любого твердого источника углерода, а теперь применятся к трем источникам редкоземельных элементов: угольной летучей золе, остаткам бокситов и электронным отходам. Но промышленное извлечение редкоземов связано с выщелачиванием вследствие применения кислоты, что наносит вред экологии.
Группа ученых из американского Университета Райса разработала метод получения РЗЭ из отходов достаточно эффективно и с минимум кислоты. Для этого летучую золу и другие материалы в сочетании с сажей поместили в кварцевую трубку. Затем через нее пропустили электрический ток, нагрев за секунду до 3 тыс. градусов по Цельсию. Этот процесс позволил преобразовать отходы в хорошо растворимые «активированные виды РЗЭ» — небольшие шарики на главном фото. Работа ученых опубликована в журнале Science Advances.
В промышленных процессах для извлечения материалов используется 15-молярная концентрация азотной кислоты, а в методе исследователей из Университета Райса достаточно 0,1-молярной концентрации соляной кислоты.