Metal-organic frameworks for recovery and separation of critical metals.

Verden beveger seg mot ren, ressurseffektiv og bærekraftig energi. Dette vil ikke være mulig uten tilgjengeligheten av kritiske metaller. Metallene som litium, kobolt, nikkel, platina er essensielle i batterier, vind- og solenergi, brenselceller og de fleste viktige industrielle kjemiske prosesser. I dag henter vi hovedsakelig disse metallene fra malm som bringer opp to store problemer: miljømessig preg av gruvedrift og forsyning avhengig av politisk situasjon. En liten del av metallforsyningen kommer fra resirkulering i dag, hovedsakelig fordi denne teknologien er energi- og kjemikaliekrevende. Hovedideen til vårt prosjekt MOFSORBMET er å utvikle nanomaterialer for adsorpsjonsforbedret gjenvinning av kritiske metaller fra gruvedrift og avfall. Vi tar sikte på å redusere mengden kjemikalier og energi som for tiden brukes i industrielle gjenvinnings- og resirkuleringsprosesser. Økt gjenvinning og resirkulering av metaller gir en mulighet til å øke andelen ren energiteknologi i energisektoren og sikre forsyningen drevet av sirkulær økonomi. Sammen med Universitetet i Bergen og industrirådgiveren Glencore Nikkelverk har vi som mål å utvikle og demonstrere bruken av nanomaterialene for utvinning og separering av kritiske metaller. Disse inkluderer blant annet litium-, kobolt-, nikkel-, mangan- og platinagruppemetaller. De internasjonale partnerne fra Spania (BCMaterials), Sverige (Chalmers University of Technology), og Hellas (University of Ioannina) vil delta i prosjektet. MOFSORBMET sikter på utvikling av dagens teknologi til høyere beredskapsnivå (TRL), (fra TRL 2 til TRL 4), og demonstrerer gjenvinning av minst to kritiske metaller fra to forskjellige kilder med gjenvinning over 90 % og renhet over 95 % i tre og et halvt år av prosjektets varighet. Resultater oppnådd så langt: Vi har testet de funksjonelle MOF-ene fra MOFsorbMET-prosjektet for separering av radioaktive elementer fra gruveavløpsvann. Vi har testet 6 MOFer med forskjellige funksjonsgrupper og har fått gode resultater. Samarbeidet med Institutt for Energi Norge styrkes med PhD Co-veiledning. Vi har satt i gang testing av MOF-er for utvinning av sølv fra resirkulerte solcellepaneler. MOF-ene som testes har vist meget lovende aktivitet med 100 % fjerningseffektivitet for sølv og svært høyt opptak. Vi har sendt inn to publikasjoner og få flere artikler er under arbeid. Vi har utviklet og optimert noen få nye systemer funksjonalisert med sure, basiske og chelaterende grupper for metallseparasjon. Vår partner ved UiB har også utviklet nye organiske linkere for MOF og metallseparasjon. Vi har brukt European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) for å karakterisere de nye materialene utviklet i dette prosjektet og metallopptaket i MOF-er. Konferansedeltakelse Sachin Chavan (Muntlig presentasjon) og Ananya Chari (Plakatpresentasjon) 1. Åsgard Horizon French-Norwegian Inorganic and Materials Chemistry Symposium, Dijon, Frankrike, 2024 Sachin Chavan og Simmy Rathod deltok på det 10. nettverksmøtet for Hydromettalurgy som ble holdt i Stavanger, 2024 Simmy Rathod, Sachin Chavan og Sofiia Bercha deltok på den niende internasjonale konferansen om metallorganiske rammer og åpne organiske rammeverk som ble arrangert i Singapore 2024. Utnyttelse av MOFsorbMET-prosjektet: FME Battery - Senter for neste generasjon og forbedret sirkulær verdikjede for bærekraftig batteriteknologi.(2024-2032) Forskningsinfrastruktur: essensielle mineraler og metaller for bærekraftig og sirkulær vekst (2024-2025)

-

A low carbon future relies on the share of clean energy technologies (Solar PV, wind, geothermal, hydro battery) in the energy sector. The clean energy technology is mineral intensive and with its growth, demand for critical metals is growing exponentially. Therefore, increasing the recovery and recycling of critical metals offers a double win, securing metal supply for clean energy development and reducing the environmental impact from mining and waste pollution. The MOFsorbMet project is investigating Metal-organic frameworks (MOFs) based technology that has high potential to offer increase metal recovery while reducing the energy and chemicals used for the recovery process. MOFs are crystalline, solid, porous materials build from metal ion or metal-oxo cluster bridged by multi-dentate organic linker forming 3D network structure. Recently, IUPAC has announced MOFs among the top 10 emerging technologies. The methodology behind the project is realized in 3 interlinked research blocks: MOF development, MOF characterization and MOF testing. These research blocks are supported by 4 technical work packages (WPs): WP1-Synthesis and functionalization of MOFs, WP2- Synthesis of functional linkers, WP3-MOFs Characterization-adsorption site and mechanism WP4. Testing and demonstration of MOF for critical metal recovery. The goal of the project is to identify, develop and demonstrate the use of MOFs for the recovery and separation of critical metals. These include lithium, cobalt, nickel, manganese, rare earth metals (REE) and platinum group metals (PGMs). To our knowledge, this is the first project where the development of MOFs to recover critical metals from leachate produced in different metallurgy (solvo-, hydro- and Bio-metallurgy) processes is undertaken. MOFsorbMET project targets the development of technology from TRL 2 to TRL 4, demonstrating recovery of at least two critical metals from two different sources with recovery over 90% and purity over 95% (O4).