Sviluppo di un processo di recupero del neodimio

Rare earth elements (REEs) are a group of 17 elements, very important for the high-tech industry and green technology, being present in mobile phones, computer memories, DVDs, electric and hybrid vehicles, wind turbines. Their usage is predicted to be increasing, and being the market monopolized by China, that extracts 70% of the globally produced rare earths, there might be a shortage in the future. European Union relies almost completely on the import and for this reason, it is necessary that a method to recycle these elements from secondary sources, such as end-of-life products, is developed. A secondary source could be the neodymium-iron-boron permanent magnets, present in hybrid and electric cars, wind turbines, computer memories and mobile phones. A method has already been developed for the production of a concentrate solution from this end-of-life products, but the critical step is the separation of the rare earth elements between each other and from the contaminants, which is traditionally and industrially performed through solvent extraction, an expensive, difficult, and damaging for the environment method. Other alternatives need to be found, and in this study, we explored two of them for neodymium separation: biomineralization and bioflotation. Three previously selected peptides (GEPI4REE1, GEPI4REE2, GEPI4REE3) have been tested for biomineralization and seem to cause the formation of a precipitate, possibly shifting the equilibrium of the reaction of formation of neodymium hydroxide towards the products. For the bioflotation, three interesting peptides have been selected during the study and will be assessed for their specificity for the neodymium ion, to be used later as a part of the collector. To render the peptide amphiphilic, the two proteins ranaspumin-2 and latherin have been successfully produced, purified, and assessed for the foaming properties. Ranaspumin-2 showed to have better foaming properties and to be a better candidate for the successive foam flotation step.

Le terre rare (REEs) sono un gruppo di 17 elementi, molto importanti per l’industria high-tech e della green technology, essendo presenti in cellulari, memorie di computer, DVD, veicoli elettrici ed ibridi, turbine eoliche. Una crescita del loro utilizzo è prevista, ed essendo il mercato monopolizzato dalla Cina, che estrae da sola il 70% delle terre rare prodotte globalmente, potrebbe esserci in futuro una carenza di queste risorse. L’Unione Europea si affida quasi totalmente sull’importo e per questa ragione è necessario lo sviluppo di un metodo per riciclare questi elementi a partire da risorse secondarie, per esempio da prodotti a fine vita. Una risorsa secondaria potrebbero essere i magneti permanenti neodimio-ferro-boro, presenti in auto elettriche ed ibride, turbine eoliche, computer e cellulari. Un metodo è già stato sviluppato per la produzione di un concentrato a partire da questi prodotti a fine vita, ma il passaggio critico di questo processo rimane la separazione delle terre rare tra di loro e dai contaminanti, che tradizionalmente ed industrialmente viene effettuato mediante estrazione con solvente, ma questa metodologia è costosa, difficile e dannosa per l’ambiente. Altre alternative devono essere trovate, ed in questo studio due di esse sono state esplorate per la separazione del neodimio: la biomineralizzazione e la bioflottazione. Tre peptidi precedentemente selezionati (GEPI4REE1, GEPI4REE2 e GEPI4REE3) sono stati testati per la biomineralizzazione e sembrano causare la formazione di un precipitato, probabilmente spostando l’equilibrio della reazione di formazione dell’idrossido di neodimio verso i prodotti. Per quanto riguarda la bioflottazione, durante lo studio tre peptidi interessanti sono stati selezionati e verranno testati per la loro specificità per lo ione neodimio, per essere utilizzati successivamente come parte del collettore. Per rendere il peptide anfifilico, le due protein ranaspumin-2 e latherin sono state prodotte e purificate con successo e testate per le loro proprietà di schiumazione. Ranaspumin-2 ha dimostrato di avere migliori proprietà di schiumazione e di essere un miglior candidato per il prossimo step di foam flotation.