Η Γαλλοαμερικανίδα χημικός Marie Perrin δημιούργησε έναν καθαρότερο τρόπο ανακύκλωσης σπάνιων γαιών, μειώνοντας τα τοξικά απόβλητα και υποστηρίζοντας μια κυκλική οικονομία για βασικές πράσινες τεχνολογίες.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών (ΣΣΓ) είναι ζωτικής σημασίας για τα πάντα, από τα smartphone και τους φορητούς υπολογιστές έως τις ανεμογεννήτριες και τα ηλεκτρικά οχήματα, όμως η εξόρυξή τους έχει μεγάλο περιβαλλοντικό κόστος. Η εξόρυξη ενός τόνου ΣΣΓ μπορεί να παράγει έως και 2.000 τόνους τοξικών αποβλήτων, συμπεριλαμβανομένων ραδιενεργών υλικών. Η Γαλλοαμερικανίδα χημικός Marie Perrin προσφέρει μια καθαρότερη λύση. Στο ETH Zürich, ανέπτυξε μια γρήγορη, επεκτάσιμη διαδικασία για την ανάκτηση ευρώπιου από απορριφθέντες λαμπτήρες φθορισμού χωρίς τη ρύπανση των συμβατικών μεθόδων.
«Σήμερα, εργάζομαι για να φέρω στην αγορά μια τεχνολογία που ανέπτυξα κατά τη διάρκεια των μεταπτυχιακών μου σπουδών σε σχέση με την ανακύκλωση στοιχείων σπάνιων γαιών», λέει η Perrin. «Υπάρχουν στο τηλέφωνό σας, στον υπολογιστή σας και σε πολλές πράσινες τεχνολογίες, όπως οι ανεμογεννήτριες και τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα». «Έχουμε μια λύση […] για να προμηθευτούμε αυτά τα μέταλλα από τα ίδια τα απόβλητα που παράγουμε», λέει.
Αυτή η καινοτομία τής εξασφάλισε μια θέση ανάμεσα στους δέκα κορυφαίους Διαμορφωτές του Αύριο στο Βραβείο Νέων Εφευρετών 2025 του Ευρωπαϊκού Γραφείου Διπλωμάτων Ευρεσιτεχνίας.
Μια χρυσή λύση για τα τοξικά απόβλητα
Η διαδικασία, για την οποία εκκρεμεί η κατοχύρωση διπλώματος ευρεσιτεχνίας, ξεκινά με την αποσυναρμολόγηση των λαμπτήρων για την ασφαλή εξαγωγή της σκόνης φωσφόρου και την απομάκρυνση του υδραργύρου. Η σκόνη διαλύεται σε οξύ και στη συνέχεια αναμειγνύεται με μόρια με βάση το θείο που πυροδοτούν μια οξειδοαναγωγική αντίδραση. Σχηματίζεται ένα χρυσό ίζημα, πλούσιο σε ευρώπιο, ενώ άλλα στοιχεία, όπως το ύττριο, παραμένουν στο διάλυμα. Το στερεό υλικό φιλτράρεται, υποβάλλεται σε επεξεργασία με οξαλικό αμμώνιο για την αναγέννηση του εκχυλιστικού μέσου και τελικά μετατρέπεται σε χρησιμοποιήσιμο οξείδιο του ευρώπιου.
Η μέθοδος μειώνει επίσης την ανάγκη για τοξικούς διαλύτες και επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση χημικών ουσιών κλειστού βρόχου. «Η εφεύρεσή μας μας επιτρέπει να διαχωρίζουμε αυτά τα στοιχεία πιο αποτελεσματικά. Και το κάνουμε από απόβλητα, ώστε να μην πετιούνται αυτά τα κρίσιμα μέταλλα», λέει.
Ένα πάθος από την παιδική ηλικία που έγινε παγκόσμια αποστολή
Γεννημένη στις ΗΠΑ και μεγαλωμένη στην Τουλούζη, η Perrin ανέπτυξε ενδιαφέρον για τη χημεία από μικρή ηλικία, κυρίως επειδή και οι δύο γονείς της είναι επιστήμονες. «Η μαμά μου είναι χημικός και από νωρίς μοιράστηκε το πάθος της για τη χημεία, το οποίο με καθοδήγησε πραγματικά στις σπουδές μου αργότερα», λέει, αναπολώντας το παρελθόν.
Το διδακτορικό της Perrin στο ETH Zürich ξεκίνησε με εργασία για τον καθαρισμό του νερού και όχι με τον διαχωρισμό σπάνιων γαιών, αλλά μια αλλαγή σημειώθηκε νωρίς στο έργο όταν, μαζί με τον επιβλέποντα καθηγητή του διδακτορικού, τον Victor Mougel, η Perrin ανακάλυψε «ότι τα μόρια που χρησιμοποιούσαμε θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον διαχωρισμό σπάνιων γαιών».
Με την υποστήριξη του Γραφείου Μεταφοράς Τεχνολογίας του ETH, η Perrin υπέβαλε αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, δημοσίευσε τα ευρήματά της στο επιστημονικό περιοδικό Nature και συνίδρυσε την ελβετική νεοφυή επιχείρηση REEcover με τον Mougel και την επί μακρόν φίλη της Maria Pujos.
Παρά τα διαπιστευτήρια βιωσιμότητας της REEcover, δεν ήταν όλα ομαλά. «Επικοινωνήσαμε με πολλές εταιρείες, αλλά στην αρχή δυσκολευτήκαμε να βρούμε απήχηση», θυμάται η Perrin. «Όταν ξεκινήσαμε να κάνουμε επαφές, συνειδητοποιήσαμε ότι πολλές βιομηχανίες δεν έχουν εξουσία επί της αλυσίδας εφοδιασμού τους.»
Επέκταση σε νέες πηγές σπάνιων γαιών
Ενώ αρχικά είχε επικεντρωθεί σε λαμπτήρες, η REEcover επεκτείνεται τώρα στην ανάκτηση σπάνιων γαιών από μαγνήτες που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά οχήματα και ηλεκτρονικά είδη. Η ομάδα διεξάγει μελέτες απόδειξης των εικαζόμενων χαρακτηριστικών για την προσαρμογή της μεθόδου σε άλλα ρεύματα αποβλήτων, με στόχο να ωθήσει τη βιομηχανία προς κυκλικά μοντέλα.
Για την Perrin, αυτό δεν είναι επιστήμη για χάρη της επιστήμης. «Η γενιά μας αντιμετωπίζει πολλές προκλήσεις, από τις παγκόσμιες πανδημίες μέχρι την κλιματική αλλαγή», αναφέρει. «Αν έχεις μια ιδέα, να είσαι τολμηρός, δημιουργικός και να συνεχίσεις να ξεπερνάς τα όρια της ανθρώπινης γνώσης.»
