Selektive elektrochemische Rückgewinnung von Seltenen Erden aus wässrigen Medien (SELLEREE)

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Presser
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 544702211

Das SELLEREE-Projekt erforscht die Rückgewinnung von Ionen Seltener Erden (SEE) aus wässrigen Lösungen durch eine elektrochemische Methode. Diese Methode verspricht hohe Effizienz, niedrigen Energiebedarf und Umweltverträglichkeit, was den kritischen Bedarf an nachhaltiger Technologieentwicklung adressiert. Seltene Erdelemente sind unverzichtbar in zahlreichen High-Tech-Anwendungen, doch ihre Extraktion und Reinigung durch herkömmliche Methoden stellen bedeutende Umwelt- und Effizienzherausforderungen dar. Das Projekt stellt den aktuellen Stand der Technik in der SEE-Gewinnung in Frage, der vorwiegend auf energieintensiven und umweltschädlichen hydrometallurgischen und pyrometallurgischen Techniken beruht. Diese konventionellen Methoden fehlen an Selektivität und Effizienz, was einen nachhaltigeren und gezielteren Ansatz erforderlich macht. Die im SELLEREE-Projekt vorgeschlagene elektrochemische Methode repräsentiert einen Paradigmenwechsel in der SEE Extraktion. Die elektrochemische Trennung bietet deutliche Vorteile gegenüber traditionellen Methoden, einschließlich reduziertem Energieverbrauch und verbesserter Umweltverträglichkeit. Die aktuelle Literatur zeigt jedoch eine Lücke im Verständnis der Interaktionsdynamik zwischen SEE-Ionen und Elektrodenmaterialien, insbesondere im Kontext von Selektivität und Effizienz. Das Projekt verwendet nanoporöse Kohlenstoffelektroden, die für ihre Kosteneffizienz, Verfügbarkeit und Umweltsicherheit bekannt sind. Die zentrale Hypothese des Projekts ist, dass die Verbesserung der Selektivität dieser Elektroden gegenüber SEE-Ionen durch gezielte Modifikationen erreicht werden kann. Die Forschung wird eine umfassende Untersuchung verschiedener Faktoren beinhalten, die die Adsorption von SEE-Ionen beeinflussen, einschließlich des Wettbewerbs zwischen hydratisierten SEE-Ionen und anderen Ionen, Oberflächenmodifikationen von Kohlenstoffelektroden und dem Einfluss von Betriebsparametern auf die Adsorptionsdynamik. Das Projekt zeichnet sich durch einen vielseitigen Ansatz aus, der die Synthese und Modifikation von Kohlenstoffelektroden, die elektrochemische Charakterisierung in Korrelation mit Materialeigenschaften und elektrochemischem Verhalten sowie strenge Selektivitätsmessungen unter Verwendung sowohl von standardmäßigen SEE-Salzen als auch von realen Proben umfasst. Erwartete Ergebnisse umfassen ein tiefes Verständnis der Mechanismen, die die Selektivität in Kohlenstoffelektroden antreiben, optimierte Materialien für die SEE-Rückgewinnung und bedeutende Beiträge zu den Bereichen Materialwissenschaft und Elektrochemie. Das Projekt versteht sich grundsätzlich in der Perspektive mit strategischen Zielen für nachhaltiges Ressourcenmanagement und adressiert ein dringendes Bedürfnis in den Bereichen Technologie und Umwelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen