하이브리드 자동차 전지에서 평면 텔레비전에 이르기까지 현재의 기술 대부분은, 공급량이 부족한 희토류(rare earth element)로 알려진 물질을 이용하고 있다. 이번에 폐수로부터 희토류를 회수할 수 있는 새로운 방법이 과학자들에 의해 개발되었다.

 

Applied Materials & Interfaces ("Recycling Rare Earth Elements from Industrial Wastewater with Flowerlike Nano-Mg(OH)2")지에 게재된 연구에 따르면, 이 프로세스는 희토류 산업이 직면하고 있는 경제적 및 환경적 문제를 경감시키는데 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

Zhang Lin 등은 칼로 자를 수 있을 정도로 부드러운 은색 금속인 테르븀(terbium)과 같은 희토류는, 슈퍼자석, 촉매 혹은 초전도체(superconductor)처럼 독특한 거동을 보인다고 강조한다. 희토류는 오늘날의 첨단기기 및 기계에서 중요한 비중을 차지하고 있다.

 

시장 전문가들은 희토류에 대한 수요가 2015년까지 최소 185,000톤까지 증가할 것으로 예측하고 있다. 비록 이런 물질들의 일부는 풍부하게 존재하지만, 나머지는 공급이 매우 부족하다. 보고서에 따르면 테르븀 및 디스프로슘(dysprosium) 공급은 향후 30년 동안만 가능할 것이라고 한다.

산업 폐수로부터 이들 희토류를 회수하려는 지금까지의 시도는, 많은 비용이 들거나 실용성이 없었다. 가장 큰 걸림돌은 이런 원소들이 폐수에 매우 미량 함유되어 있다는 점이다. 연구팀은 나노-마그네슘 수산화물 혹은 nano-Mg(OH)2로 알려진 나노물질이 폐수로부터 일부 금속 및 염료를 제거하는데 효과적이라는 것을 알고 있었다. 그래서 연구팀은 이 화합물이 어떻게 작용하는지와 희석된 희토류 회수에 효율적인지를 조사하였다.

이 아이디어를 테스트하기 위해 연구팀은 저렴한 nano-Mg(OH)2 입자를 제조하였으며, 고성능 현미경을 통해 관찰해 보았을 때 꽃과 유사한 형태를 가짐을 확인하였다. 실제 조건을 모방한 초기 실험에서, 폐수로부터 희석된 희토류를 85% 이상 회수할 수 있었다.

폐수로부터 희토류를 회수하는 것은, 희토류 자원을 아끼는 것임과 동시에 환경을 보호할 뿐만 아니라 상당한 경제적 이익도 가져다준다. 파일럿 규모의 실험에서, 자가지지 꽃 모양의 nano-Mg(OH)2는 산업 폐수로부터 희토류를 회수하는데 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었다.

[원문보기]

 

 (Nanowerk News) Many of today’s technologies, from hybrid car batteries to flat-screen televisions, rely on materials known as rare earth elements (REEs) that are in short supply, but scientists are reporting development of a new method to recycle them from wastewater.

 

The process, which is described in a study in the journal ACS Applied Materials & Interfaces ("Recycling Rare Earth Elements from Industrial Wastewater with Flowerlike Nano-Mg(OH)2"), could help alleviate economic and environmental pressures facing the REE industry. Zhang Lin and colleagues point out that REEs, such as terbium — a silvery metal so soft it can be cut with a knife — behave in unique ways as super magnets, catalysts or superconductors.

 

That makes them irreplaceable in many of today’s tech gadgets and machines. Market watchers expect global demand to rise to at least 185,000 tons by 2015. Although some of these elements are actually plentiful, others are indeed in short supply. According to reports, terbium and dysprosium supplies may only last another 30 years.

 

Attempts so far to recycle them from industrial wastewater are expensive or otherwise impractical. A major challenge is that the elements are typically very diluted in these waters. The team knew that a nanomaterial known as nano-magnesium hydroxide, or nano-Mg(OH)2, was effective at removing some metals and dyes from wastewater. So they set out to understand how the compound worked and whether it would efficiently remove diluted REEs, as well.

 

To test their idea, they produced inexpensive nano-Mg(OH)2 particles, whose shapes resemble flowers when viewed with a high-power microscope. They showed that the material captured more than 85 percent of the REEs that were diluted in wastewater in an initial experiment mimicking real-world conditions.

 

“Recycling REEs from wastewater not only saves rare earth resources and protects the environment, but also brings considerable economic benefits,” the researchers state. “The pilot-scale experiment indicated that the self-supported flower-like nano-Mg(OH)2 had great potential to recycle REEs from industrial wastewater.”