4.10.2019 Kvanttitietokoneissa tarvittava rubidium voidaan ottaa talteen voimalaitoksen lentotuhkasta (Nygrén)
äö쾱Ჹٳٰܳ쾱ܰ Enni Nygrén kehitti menetelmän rubidiumin talteenotolle voimalaitosten lentotuhkista yhdessä Jyväskylän Energia Oy:n kanssa. Työ on osa laajempaa lentotuhkan hyödyntämisprosessia, jossa tuhkasta otetaan talteen harvinaiset maametallit ja jalometallit, sekä nyt myös rubidium.
Rubidium on harvinainen alkalimetalli, jonka käyttö on tällä hetkellä vähäistä ja keskittynyt pääasiassa tutkimukseen. Kuitenkin lähitulevaisuudessa rubidiumin kysynnän odotetaan kasvavan, sillä rubidium on yksi peruskomponentti kehitteillä olevissa kvanttimekaniikkaan perustuvissa kvanttitietokoneissa. Tästä syystä myös Yhdysvaltojen Energiaministeriö on listannut rubidiumin kriittiseksi alkuaineeksi, jonka saatavuus on tulevaisuudessa turvattava.
Rubidiumia esiintyy maan kuoressa keskimäärin 90 mg/kg, mutta se on levittäytynyt hyvin tasaisesti eikä rubidiumia esiinny suurina pitoisuuksina missään mineraaleissa. Kulutuksen kasvaessa ja neitseellisten raaka-aineiden huvetessa, on ryhdytty etsimään vaihtoehtoisia lähteitä rubidiumin kaltaisille harvinaisille metalleille.
Tutkimuksessa testattiin kahta talteenottomenetelmää
Lentotuhka on polttoprosessiin perustuvien voimalaitosten jätemateriaalia, jota syntyy Suomessa satoja tuhansia tonneja vuodessa. Perinteisesti lentotuhkaa on käytetty maanparannuksessa, tiepohjissa ja betonin valmistuksessa, mutta viime aikoina lentotuhka on havaittu mainioksi lähteeksi arvokkaille alkuaineille.
Tutkimuksessa keskityttiin kahden talteenottomenetelmän tarkasteluun, joissa aluksi liuotetaan helposti liukenevat metallit (kuten rubidium) irti tuhkasta, jonka jälkeen rubidium erotetaan liuoksen muista metalleista joko neste-nesteuutoilla tai ioninvaihdolla.
Uuttoparametrien optimoinnin jälkeen 94 prosenttia rubidiumista saatiin talteen neste-nesteuutolla samalla kun 99 prosenttia muista metalleista jäi alkuperäiseen liuokseen. Ioninvaihdossa käytetty 3D-printattu hartsi sitoi myös tehokkaasti rubidiumin, mutta sen irrottaminen hartsista oli haastavaa ja saannot jäivät alhaisiksi.
Nämä tulokset osoittavat, että lentotuhkan käyttö harvinaisten metallien raaka-aineena voisi olla taloudellisesti kannattavaa, kun prosessissa yhdistetään muiden arvokkaiden metallien talteenoton lisäksi myös rubidiumin talteenotto neste-nesteuutolla.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations. ISSN 2489-9003; 136, ISBN 978-951-39-7852-5 (PDF). Linkki julkaisuun:
Enni Nygrén valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän kemian laitokselta vuonna 2010. Väitöskirjatutkimuksen Nygrén aloitti 2015. Tutkimus valmistui professori Ari Väisäsen tutkimusryhmässä ja on tehty yhteistyössä Jyväskylän Energia Oy:n kanssa.
FM Enni Nygrénin väitöskirjan “Recovery of rubidium from power plant fly ash” (Rubidiumin talteenotto voimalaitoksen lentotuhkasta) tarkastetaan perjantaina 4.10.2019 klo 12.00 kemian laitoksen luentosalissa YlistöKem4. Vastaväittäjänä toimii professori Ulla Lassi Oulun yliopistosta ja kustoksena professori Ari Väisänen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuus on suomenkielinen.
äپٴᲹ:
FM Enni Nygrén, enni.k.nygren@jyu.fi, puh. +358 14 260 1211,Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. +358 50 581 8351