An vielen K\u00fcsten der Welt sind Berge weggeworfener Austern- und Muschelschalen ein allt\u00e4glicher Anblick \u2013 die \u00dcberbleibsel einer globalen Fischindustrie, die jedes Jahr Millionen Tonnen Abfall produziert. Gleichzeitig gibt es in felsigen Ablagerungen weit entfernt von der K\u00fcste eine ganz andere Art von Ressource \u2013 seltene Erden \u2013 im \u00dcberfluss. Diese Metalle sind stark nachgefragt, da sie f\u00fcr Technologien wie Windkraftanlagen, Elektrofahrzeuge und modernste Elektronik unerl\u00e4sslich sind.<\/p>\n
Die neue Forschung meines Teams untersucht einen interessanten Zusammenhang zwischen diesem Abfall und den dringend ben\u00f6tigten Seltenerdelementen. Wir haben herausgefunden, dass gew\u00f6hnliche Muscheln, insbesondere Austernschalen, Seltenerdelemente aus dem Wasser einfangen und festhalten k\u00f6nnen. Auf diese Weise verwandeln sich die Muscheln vom Abfall in ein potenzielles Werkzeug zur Beseitigung der Umweltverschmutzung im Zusammenhang mit der gr\u00fcnen Energiewende.<\/p>\n
In Japan werden seltene Erden oft als \u201eVitamine der modernen Industrie\u201c bezeichnet, da sie wie Vitamine im K\u00f6rper f\u00fcr viele moderne Technologien unerl\u00e4sslich sind, jedoch nur in geringen Mengen ben\u00f6tigt werden. Bei der Gewinnung und Verarbeitung von Seltenerdmineralien kann es zu kontaminiertem Abwasser kommen, wodurch diese Elemente in die Umwelt gelangen k\u00f6nnen.<\/p>\n
In unseren Laboren am Trinity College Dublin haben wir untersucht, ob Muschelabf\u00e4lle zur L\u00f6sung dieses Problems beitragen k\u00f6nnen. Wir haben Austern-, Muschel- und Herzmuschelschalen an irischen Str\u00e4nden gesammelt, sie gereinigt und in kleine K\u00f6rner zerkleinert. Diese Fragmente wurden dann in Wasser gegeben, das Seltenerdelemente \u2013 insbesondere Lanthan, Neodym und Dysprosium \u2013 in Konzentrationen enthielt, die denen bei schwerer industrieller Kontamination \u00e4hneln.<\/p>\n
Was dann passiert, ist mit blo\u00dfem Auge nicht sofort sichtbar, aber unter dem Mikroskop ist es auff\u00e4llig \u2013 und sch\u00f6n. An der Oberfl\u00e4che jedes Schalenkorns beginnt eine chemische Reaktion. Das Kalziumkarbonat, aus dem die Schale besteht, beginnt sich aufzul\u00f6sen, w\u00e4hrend an seiner Stelle neue Mineralien mit Seltenerdelementen zu kristallisieren beginnen. Mit der Zeit bildet sich eine d\u00fcnne Schicht, eine Art mineralische \u201eHaut\u201c, die das Korn umh\u00fcllt.<\/p>\n
Mit einem hochaufl\u00f6senden Mikroskop konnten wir diesen Vorgang im Detail beobachten. Winzige Kristalle erscheinen zun\u00e4chst als nadelartige Strukturen, wachsen dann und verschmelzen zu einer zusammenh\u00e4ngenden Kruste. In manchen F\u00e4llen blockiert diese Kruste schlie\u00dflich die weitere Reaktion, wodurch der Prozess effektiv zum Erliegen kommt.<\/p>\n
Aber nicht alle Muscheln verhalten sich gleich: Austernschalen haben, wie sich herausstellt, eine einzigartige innere Struktur. Sie bestehen aus d\u00fcnnen Schichten und por\u00f6sen, kalkhaltigen Bereichen, die eine freiere Zirkulation von Wasser und gel\u00f6sten Elementen erm\u00f6glichen. Dies bedeutet, dass die Reaktion nicht an der Oberfl\u00e4che stoppt. Stattdessen setzt es sich nach innen fort und ersetzt nach und nach die gesamte H\u00fclle.<\/p>\n
Unter den richtigen Bedingungen kann 1 g Austernschalen bis zu etwa 1,5 g der in der L\u00f6sung vorhandenen Seltenerdelemente einfangen und einschlie\u00dfen. Anstatt einfach an der Oberfl\u00e4che zu haften, werden diese Elemente Teil eines neuen, stabilen Karbonatminerals.<\/p>\n
Viele bei der Wasseraufbereitung verwendete Materialien basieren auf Adsorption, dem Prozess, bei dem Verunreinigungen an einer Oberfl\u00e4che binden oder dort \u201eadsorbieren\u201c. In diesem Fall handelt es sich jedoch um einen Prozess namens vollst\u00e4ndige Mineralumwandlung, bei dem die Seltenerdelemente in feste Kristalle integriert werden. Dadurch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie wieder in die Umwelt gelangen, weitaus geringer.<\/p>\n
Einmal erfasst, k\u00f6nnten diese Elemente unterschiedliche Wege einschlagen. Das Material k\u00f6nnte m\u00f6glicherweise weiterverarbeitet werden, um die Metalle zur\u00fcckzugewinnen. Da sie in einer festen Phase konzentriert sind, k\u00f6nnten prinzipiell etablierte chemische Extraktionsmethoden zu ihrer Wiederverwertung genutzt werden. M\u00f6glicherweise k\u00f6nnten diese Abfallh\u00fcllen nicht nur zur Beseitigung der Umweltverschmutzung, sondern auch zur R\u00fcckgewinnung wertvoller Ressourcen verwendet werden, die andernfalls verloren gehen w\u00fcrden.<\/p>\n
An Muscheln mangelt es nicht. Die Natur stellt sie kostenlos her. Die weltweite Muschelaquakultur produziert jedes Jahr gro\u00dfe Mengen an Muschelabf\u00e4llen, von denen ein Gro\u00dfteil auf M\u00fclldeponien landet oder in K\u00fcstenn\u00e4he gelagert wird. Zerkleinerte Schalen k\u00f6nnten in Filtersystemen, Behandlungsbetten oder durchl\u00e4ssigen Barrieren verwendet werden, wo kontaminiertes Wasser durch reaktives Material flie\u00dft. Diese Ans\u00e4tze werden bereits h\u00e4ufig in der Wasseraufbereitung eingesetzt, beispielsweise zur Entfernung von Schwermetallen aus Meerwasser.<\/p>\n
Die Herausforderung liegt in der Aufrechterhaltung der Effizienz. Einige Muscheltypen entwickeln schnell undurchl\u00e4ssige Beschichtungen, die ihre Wirksamkeit einschr\u00e4nken. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Austernschalen aufgrund ihrer Struktur besonders gut geeignet sind, diese Einschr\u00e4nkung zu \u00fcberwinden.<\/p>\n
Damit diese Technologie in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab funktioniert, wird es weniger auf die Suche nach neuen Materialien als vielmehr auf die Entwicklung von Systemen ankommen, die m\u00f6glichst viel Wasser mit den aktiven Oberfl\u00e4chen in Kontakt bringen und gleichzeitig verhindern, dass diese Oberfl\u00e4chen mit der Zeit verstopfen oder weniger wirksam werden.<\/p>\n
Dieser Ansatz allein wird den Bedarf an Abbau seltener Erden nicht verringern. Die weltweite Nachfrage nach diesen Materialien ist enorm und w\u00e4chst sehr schnell. Das macht diese L\u00f6sung jedoch nicht unbedeutend. Es kann dazu beitragen, einen weniger verschwenderischen und \u201ezirkul\u00e4reren\u201c Ansatz f\u00fcr kritische Materialien zu unterst\u00fctzen, indem es eine M\u00f6glichkeit bietet, Seltenerdelemente aus Abfallstr\u00f6men zu gewinnen, die Umweltverschmutzung zu reduzieren und m\u00f6glicherweise einen Teil dessen zur\u00fcckzugewinnen, was derzeit bei der Verarbeitung verloren geht.<\/p>\n
Die Skalierung dieses Ansatzes vom Labor auf reale Anwendungen erfordert Tests unter komplexeren Bedingungen, da Industrieabw\u00e4sser Gemische aus Metallen, variable Chemie und flie\u00dfende Systeme enthalten. Es sind Pilotstudien erforderlich, um die Leistung und Haltbarkeit zu beurteilen und zu beurteilen, wie schnell Granatenfragmente eine seltenerdreiche mineralische Beschichtung entwickeln, die einer Panzerung gleicht und eine weitere Reaktion mit dem Wasser blockiert.<\/p>\n
Auch praktische Fragen spielen eine Rolle: Wie viel Verarbeitung (Reinigung, Zerkleinerung) ist wirklich notwendig und kann dies im gro\u00dfen Ma\u00dfstab kosteneffizient durchgef\u00fchrt werden? Wenn die R\u00fcckgewinnung seltener Erden das Ziel ist, m\u00fcssen effiziente Methoden entwickelt werden, um sie aus den neu gebildeten Mineralien zu extrahieren. Die Bew\u00e4ltigung dieser Herausforderungen wird dar\u00fcber entscheiden, ob daraus eine realisierbare gro\u00df angelegte L\u00f6sung wird.<\/p>\n
Juan Diego Rodriguez-Blanco, Ussher Associate Professor f\u00fcr Nanomineralogie, Trinity College Dublin<\/em><\/p>\n wird von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut ver\u00f6ffentlicht. <\/p>\n Foto von Mitili Mitili auf Unsplash<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" An vielen K\u00fcsten der Welt sind Berge weggeworfener Austern- und Muschelschalen ein allt\u00e4glicher Anblick \u2013 die \u00dcberbleibsel einer globalen Fischindustrie, die jedes Jahr Millionen Tonnen<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":13052,"comment_status":"closed","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[101],"tags":[14770,9,1804,13015,2155,21,26],"class_list":["post-13051","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-oekologie","tag-austernabfaelle","tag-die","tag-kraft","tag-muscheln","tag-ueberraschende","tag-von","tag-wie","generate-columns","tablet-grid-50","mobile-grid-100","grid-parent","grid-50"],"yoast_head":"\n