Techno-economic and Life Cycle Analysis for Bioleaching Rare-Earth Elements from Waste Materials

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作者
Vicki S. Thompson,Mayank Gupta,Hongyue Jin,Ehsan Vahidi,Matthew Yim,Michael A. Jindra,V. D. Nguyen,Yoshiko Fujita,John W. Sutherland,Yongqin Jiao,David W. Reed
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:6 (2): 1602-1609 被引量:129
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.7b02771
摘要

A bioleaching process to extract rare-earth elements (REE) from fluidized catalytic cracking (FCC) catalysts was optimized using a heterotrophic bacterium Gluconobacter oxydans to produce organic acids from glucose. Parameters optimized included agitation intensity, oxygen levels, glucose concentrations, and nutrient additions. Biolixiviants from the optimized batch process demonstrated REE leaching efficiencies up to 56%. A continuous bioreactor system was subsequently developed to feed a leach process and demonstrated leaching efficiencies of 51%. A techno-economic analysis showed glucose to be the single largest expense for the bioleach process, constituting 44% of the total cost. The bioleaching plant described here was found profitable, although the margin was small. Lower cost carbon and energy sources for producing the biolixiviant, sourcing FCC catalysts with higher total REE content (>1.5% by mass), and improved leaching efficiencies would significantly increase the overall profit. A life cycle analysis showed that electricity and glucose required for the bioreactor had the largest potential for environmental impacts.
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