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廃棄物から重要元素を回収する技術を開発(Rising From the Ashes: A Hidden Supply of Critical Elements)

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2026-06-03 ジョージア工科大学

米国ジョージア工科大学(Georgia Tech)の研究チームは、石炭火力発電所などから排出される石炭灰(Coal Ash)が、レアアース元素や重要鉱物資源の有望な供給源となり得ることを示した。レアアース元素は電気自動車、風力発電機、半導体、電子機器、防衛関連技術などに不可欠であるが、その供給は特定地域に偏在しており、資源確保が世界的課題となっている。研究では、従来は産業廃棄物として扱われてきた石炭灰中に、経済的回収が期待できる濃度の重要元素が含まれていることを分析した。さらに、石炭の産地や燃焼条件によって含有元素の種類や濃度が異なることを明らかにし、効率的な資源回収の可能性を示した。石炭灰の再資源化は、廃棄物削減と資源供給の両立を図る循環型経済の推進にもつながる。本研究は、国内資源の有効活用とサプライチェーン強靱化に向けた新たな戦略を提供し、クリーンエネルギー技術を支える重要鉱物の安定供給に貢献する可能性がある。

<関連情報>

イオン液体を抽出剤および電解質として用いた石炭フライアッシュからの希土類元素の電気化学的回収 Electrochemical Recovery of Rare-Earth Elements from Coal Fly Ash Using Ionic Liquids as both Extractant and Electrolyte

Anuja Tripathi,Ting Liu,Joe F. Bozeman III,Ching-Hua Huang,Xing Xie

Environmental Science & Technology   Published: May 27, 2026

DOI:https://doi.org/10.1021/acs.est.5c16688

Abstract

廃棄物から重要元素を回収する技術を開発(Rising From the Ashes: A Hidden Supply of Critical Elements)

Rare-earth elements (REEs) are critical for medical technologies, electronics, and clean energy. Coal fly ash (CFA), a byproduct of coal combustion, offers a promising alternative REE source. However, efficient extraction and separation of REEs from CFA remain challenging due to the complex composition of CFA. This study introduces a sustainable method for REE recovery using a recyclable ionic liquid, betainium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ([Hbet][Tf2N]), which serves both as the extractant from CFA and as the electrolyte in electrodeposition. In the first stage, [Hbet][Tf2N] preferentially extracts REEs from CFA through leaching. In the second stage, the REE-enriched ionic liquid undergoes electrochemical deposition using amperometry techniques, where REEs are reduced and deposited onto the electrode. The deposition experiments were conducted from −0.5 to −2.0 V vs a Pt quasi-reference electrode in a three-electrode setup comprising titanium as the working electrode and platinum as both the reference and counter electrodes. Varying the applied potential enabled potential-dependent preferential REE deposition. At −0.5 V, neodymium (Nd) showed preferential recovery, reaching 25% with a separation factor of 37 over other REEs. In contrast, applying a more negative potential increased overall deposition, yielding ∼50% Nd recovery and 10–20% recovery for the remaining REEs. After recovery, the ionic liquid was regenerated and reused for a subsequent electrochemical recovery cycle. Overall, this study demonstrates a feasible approach for REE recovery from CFA waste, with potential to enhance resource utilization within the REE supply chain.

0803資源循環及び環境
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