Франко-американский химик Мари Перрен создала инновационный метод переработки редкоземельных элементов, сокращающий количество токсичных отходов и способствующий развитию экономики замкнутого цикла для важных «зелёных» технологий.
РЕКЛАМА
Редкоземельные элементы (РЗЭ) жизненно необходимы для производства всего, начиная от смартфонов и ноутбуков и завершая ветряными турбинами и электромобилями, однако их добыча обходится слишком дорого для окружающей среды. Добыча одной тонны РЗЭ способна привести к образованию до 2000 тонн токсичных отходов, включая радиоактивные материалы. Франко-американский химик Мари Перрен предлагает более экологичное решение. В федеральном технологическом институте Цюриха она разработала быстрый и масштабируемый процесс извлечения европия из отработанных люминесцентных ламп — без загрязнения окружающей среды, характерного для традиционных методов.
«Сегодня я работаю над выводом на рынок технологии, которую я разработала во время учёбы в аспирантуре, занимаясь переработкой редкоземельных элементов», — говорит госпожа Перрен. «Они есть в вашем телефоне, в вашем компьютере и во многих “зелёных” технологиях, таких как ветряные турбины и электромобили. У нас есть решение [...] для получения этих металлов из тех самых отходов, которые мы производим», — говорит она.
Эта инновация обеспечила ей место в десятке «Творцов будущего» в рамках Премии молодых изобретателей 2025 года, присуждаемой Европейским патентным ведомством (ЕПВ).
Золотое решение проблемы токсичных отходов
Запатентованный процесс стартует с разборки ламп для безопасного извлечения порошка фосфора и удаления ртути. Порошок растворяется в кислоте, а затем смешивается с молекулами на основе серы, которые запускают окислительно-восстановительную реакцию. Образуется золотистый осадок, богатый европием, в то время как другие элементы, такие как иттрий, остаются в растворе. Твёрдое вещество фильтруется, обрабатывается оксалатом аммония для регенерации экстрагента и, наконец, превращается в пригодный для использования оксид европия.
Этот метод также снижает потребность в токсичных растворителях и позволяет повторно использовать химические вещества в замкнутом цикле. «Наше изобретение позволяет нам более эффективно отделять эти элементы. И мы делаем это из отходов, чтобы эти критически важные металлы не выбрасывались», — говорит она.
От детского увлечения к глобальной миссии
Госпожа Перрен родилась в США, но выросла в Тулузе, и с юных лет увлеклась химией, не в последнюю очередь потому, что оба её родителя — учёные. «Моя мама — химик, и с раннего возраста она делилась со мной своей страстью к химии, что действительно помогло мне в учёбе», — вспоминает она.
Докторская диссертация госпожи Перрен в федеральном технологическом институте Цюриха изначально была посвящена очистке воды, а не разделению редкоземельных элементов, но в ходе проекта произошел сдвиг, когда вместе со своим научным руководителем профессором Виктором Мугелем госпожа Перрен «обнаружила, что молекулы, которые были использованы, можно применить для разделения редкоземельных элементов».
При поддержке офиса по трансферу технологий федерального технологического института Цюриха госпожа Перрен подала заявку на патент, опубликовала свои результаты в научном журнале Nature, и стала сооснователем швейцарского стартапа REEcover вместе с профессором Мугелем и давней подругой Марией Пуйос.
Несмотря на экологическую чистоту REEcover, путь к успеху был нелёгким. «Мы обратились во множество компаний, но сначала нам было трудно добиться результата, — вспоминает госпожа Перрен. — Когда мы начали устанавливать контакты, мы поняли, что многие отрасли не имеют контроля над собственной цепочкой поставок».
Освоение новых источников редкоземельных элементов
Изначально сосредоточившись на лампах, компания REEcover теперь расширяет свою деятельность, занимаясь извлечением редкоземельных элементов из магнитов, используемых в электромобилях и электронике. Команда проводит исследования для проверки концепции, чтобы адаптировать метод к другим видам отходов, стремясь продвинуть промышленность в сторону циркулярных моделей.
Для госпожи Перрен всё это не наука ради науки. «Наше поколение сталкивается с множеством проблем, от глобальных пандемий до изменения климата, — говорит она. — Если у вас есть идея, проявите смелость, будьте креативны и продолжайте расширять границы человеческих знаний».