핀란드 이스턴 핀란드 대학(UEF; University of Eastern Finland) 소속의 연구진은 물에서 우라늄(uranium)과 다른 중금속(heavy metal)을 제거하는 새롭고 효율적인 방법을 개발하였으며, 핀란드 화학 물질 기업인 Chemec 사(Chemec Ltd)는 이 방안에 대한 권리를 구매하여 상업 시장을 위한 방안으로 도입할 예정이다.

 

고체 재료에 금속 이온을 결합시키는 CH 포집기(CH Collector) 방법은 광산 산업 내에서 사용될 수 있으며, 화학 물질과 금속 가공 산업에서 유발된 배기가스의 제거에도 사용될 수 있다.

CH 포집기 방법은 최근 핀란드에서 많은 논란이 되고 있는 우라늄의 회수 및 위험과 관련된 문제를 해결하는 가능한 방안이다.

 

우라늄은 가벼운 방사성이며, 독성 중금속으로 핀란드 기반암의 일부에서 자연적으로 발생하는 물질이다. 금과 같은 다른 금속이 채굴될 때, 우라늄은 광산 폐수에서 불순물의 형태로 존재할 수 있다.

 

우라늄이 용액의 산성에 따라 다른 형태를 취하기 때문에, 용액으로부터 우라늄의 완전한 제거는 어렵다. 폐수로부터 납, 수은, 카드뮴 및 아연 같은 다른 중금속 배기가스의 제거는 도전 과제 중 하나이다.

 
* 소량의 금속 회수

전통적으로 금속 이온(metal ion)은 일반적으로 용액의 pH 또는 효과적으로 작용하기 위하여 상당한 추가적인 에너지의 적용을 필요로 하는 화학적 응고제(chemical coagulant) 또는 이온 교환기(ion exchanger)의 도움으로 용액으로부터 제거된다.

 

UEF 약학과 Jouko Vepsalainen 교수 연구진은 어떤 부가적인 물질도 사용하지 않고 용액으로부터 금속 이온을 효과적으로 제거하는 새로운 방법을 개발했다.

 

CH 포집기 방법은 용액으로부터 금속 이온을 직접적으로 포집하는 고체 재료의 사용을 기반으로 한다. 동 대학 연구원인 Petri Turhanen은 새로운 방법의 개발에서 중추적인 역할을 했다.

연구진에 의해 개발된 고체 재료는 예를 들면, 골다공증 치료에 사용되는 아미노비스포스포네이트(aminobisphosphonate) 그룹에 속한다.

 

이러한 발명은 독특한 것이며, 사용 시 동일한 다른 금속 흡착체와 동일한 원리로 작동하지 않는다. 이온 채널(ion channel)이 금속 내부에 형성되어, 금속 이온이 용액으로부터 수거될 수 있다고 Vepsalainen 교수는 설명했다.

새로운 방법은 핀란드 광산에서 수거된 물 시료에서 우라늄을 완벽하게 제거했다. 공정을 방해할 수 있는 가능성이 있는 다른 금속이 높은 농도로 포함되어 있음에도 불구하고 시료에 대한 전 처리 과정이 필요없었다.

 

방법의 효율성이 스칸듐을 포함한 원광석 시료에 대하여 테스트됐다. 시료는 용해되어 새로운 재료로 처리됐다. 2 단계의 공정은 98%의 스칸듐의 회수를 가능케 했다.

새로운 방법은 광산 산업의 폐수에서 금속을 제거할 뿐 아니라, 특히 우라늄과 중금속을 함유한 금속 가공과 화학 산업의 폐수에서 금속 역시 제거할 수 있다.

* 금속의 선택적 회수

UEF 연구진은 이 발명에 대한 현재 상업화를 진행 중이다. UEF 소속의 총장인 Jukka Monkkonen은 이러한 노력이 학문 연구의 목표 중 하나라고 밝혔다.

 

이 발명의 상업화에 있어서 Tekes의 새로운 지식과 연구 아이디어로부터 유도한 사업 등은 중요한 역할을 하고 있다. 다수의 기업이 이 발명의 상업적 구매에 관심을 가지고 있다고 Monkkonen은 밝혔다.

CH 포집기 방법을 둘러싼 R&D 활동은 지속될 것이다. Chemec사와 UEF는 Tekes의 녹색 광산 프로그램에 참여하고 있으며, 금속의 선택적 회수를 강화하는 방안을 모색하고 광산 산업 폐수와 공정에 사용되는 물의 처리에 대한 새롭고 최적화된 개념을 창출할 계획이다.

목표는 비스포스네이트(bisphosphonate)의 도움으로 다양한 금속의 선택적 회수를 위한 도구를 생성하는 것이다. 미래에 이러한 종류의 방법은 금속 이온을 함유하고 있는 희귀 금속과 가치 있는 토류 금속을 목표로 하는 회수가 가능할 수 있다고 Vepsalainen 교수는 밝혔다.

이 프로젝트는 유럽 전문가 시강에 대한 Chemec사 그룹의 위치를 강화시키고, 유럽 외 시장을 기반으로 하는 폭넓은 광산 고객에 대한 가능성을 열었다고 Chemec사의 CEO인 Tapani Niskanen은 밝혔다. Chemec사는 산업 분야 화학물질 용액의 제조 및 공급에 25년 이상의 경력을 보유하고 있다.

[출처 : KISTI 미리안(http://mirian.kisti.re.kr) 『글로벌동향브리핑(GTB)』2013. 12. 16]

 

 

 

 

 

A new and efficient method for the removal of uranium and other heavy metals from water has been developed at the University of Eastern Finland.

 

Chemec Ltd., a Finnish chemicals industry company, has purchased the rights in the invention and will introduce the method to the commercial markets.

 

Binding metal ions to a solid material, the CH Collector method can be used within the mining industry, and also in the removal of emissions caused by the chemicals and metals processing industries.

 

Chemec's CH Collector method is a potential solution to issues relating to the dangers and recovery of uranium, which have been a topic of much debate in Finland lately.

 

Uranium is a mildly radioactive and poisonous heavy metal, which is naturally occurring in some parts of the Finnish bedrock. When mining other metals such as gold, uranium may be present as an impurity in mining wastewaters.

 

A complete removal of uranium from solutions is difficult due to the fact that uranium takes different forms depending on the acidity of the solution. The removal of other heavy metal emissions such as lead, mercury, cadmium and zinc from waters is also challenging.

 

Traditionally, metal ions are removed from solutions with the help of chemical coagulants or ion exchangers, which usually require adjustments to the solution's pH or significant extra energy in order to function efficiently.

 

Professor Jouko Vepsäläinen's research group at the UEF School of Pharmacy has developed a new method enabling an efficient removal of metal ions from solutions without the need to use any auxiliary substances.

 

The CH Collector method is based on the use of a solid material which collects metal ions directly from the solution. University researcher Petri Turhanen had a central role in the development of the new method.

 

The solid material developed by the researchers belongs to the aminobisphosphonate family, which are also used in, for example, osteoporosis medications.

 

The invention is unique, as no other metal absorbents working on the same principle are in use. "Ion channels are formed inside the material, in which the metal ions are collected from the solution," Professor Vepsäläinen explains.

 

The new material collects metal ions directly from the solution. The collection of metals does not require a separate precipitation step or any adjustments to the solution's pH.

 

For instance, an efficient recovery of uranium is possible from a very wide pH range and even in cases where the solution is rich in other naturally-occurring metal ions such as sodium, magnesium or calcium.

 

"Unlike traditional methods, the CH Collector method also allows the recovery of metals occurring in very small concentrations."

 

The new method enabled practically a complete removal of uranium from water samples taken from Finnish mines.

 

There was no need to pre-process the samples even though they contained very high concentrations of other metals possibly disturbing the process.

 

The efficiency of the method was also tested on an ore sample that contained scandium. The sample was dissolved and then treated with the new material. The two-phase process made it possible to recover 98% of the scandium.

 

The new method is well-suited for the removal of metals not only from the wastewaters of the mining industry, but also from the wastewaters of the metals processing and chemical industries, which may contain heavy metals and uranium in particular.

 

At the University of Eastern Finland, inventions are currently being commercialised more frequently than ever before. According to UEF Academic Rector Jukka Mönkkönen, this is one of the goals of academic research.

 

"In the commercialisation of this invention, Tekes's New knowledge and business from research ideas funding instrument and the contacts found via Geological Survey of Finland played an important role.

 

A number of companies were interested in purchasing commercial rights in the invention. The partner company was selected on the grounds of promoting as efficient and as wide a use of the invention as possible.

 

This is why we regarded Chemec as our ideal partner," says Business Development Advisor Matti Höytö of the University of Eastern Finland.

 

R&D activities around the CH Collector method will continue. Chemec and the University of Eastern Finland are participating in Tekes's Green Mining Programme which seeks to enhance the selective recovery of metals and to create a novel, optimised concept for the treatment of mining industry wastewaters and process waters.

 

"The goal is to create a toolkit for the selective recovery of different metals with the help of bisphosphonates. In the future, these kinds of methods could enable a targeted recovery of rare and valuable earth metals from complex mixtures containing metal ions," Professor Vepsäläinen says.

 

"This project strengthens the position of Chemec Group on the European export markets and opens possibilities for an increasingly broad mining customer base also outside Europe," Chemec CEO Tapani Niskanen says.

 

Chemec has more than 25 years of experience in the manufacturing and supply of chemical solutions for industrial actors.

[원문출저 : http://phys.org/news/2013-12-method-efficient-uranium-heavy-metals.html]