Onderzoekers van de University of Minnesota Twin Cities hebben voor het eerst aangetoond dat laagzuiver ijzererts uit Minnesota bruikbaar is voor de productie van pyriet van halfgeleiderkwaliteit. Zij maakten het materiaal, ook bekend als fool’s gold, rechtstreeks uit ertsen van de Minnesota Iron Range en hadden daarbij geen aanvullende zuiveringsstappen nodig. Drie soorten ijzererts werden getest. De resultaten verschenen in 2026 in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review Applied. De ontdekking kan op termijn mogelijkheden bieden voor onder meer zonnepanelen, batterijen, elektronica en waterzuivering.
- De onderzoekers maakten pyriet van halfgeleiderkwaliteit uit laagzuiver ijzererts uit Minnesota.
- Van de drie geteste ertstypen presteerde Direct Reduced Grade Taconite het beste.
- Het team wil nu meer ertskwaliteiten en dunne lagen voor apparaten onderzoeken.
Pyriet blijkt minder gevoelig voor onzuiverheden
De uitkomst was onverwacht omdat halfgeleiders doorgaans zeer gevoelig zijn voor onzuiverheden en defecten. Zulke afwijkingen kunnen de eigenschappen van een materiaal beïnvloeden, waardoor voor de vervaardiging van halfgeleiders meestal zeer zuivere grondstoffen worden gebruikt.
Volgens senior auteur Chris Leighton, verbonden aan de afdeling Chemical Engineering and Materials Science, bleek pyriet juist opvallend bestand tegen onzuiverheden. Dat bracht het onderzoeksteam ertoe te testen of het eerder gebruikte hoogzuivere uitgangsmateriaal wel noodzakelijk was.
De laagzuivere ertsen konden tijdens de verwerking rechtstreeks worden omgezet in pyriet van halfgeleiderkwaliteit, zonder een extra zuiveringsfase.
De onderzoekers testten drie soorten ijzererts. Direct Reduced Grade Taconite leverde het beste resultaat op en behoort volgens de studie tot de veelgebruikte kwaliteiten in Minnesota. Dat is van belang omdat een bruikbare methode met een gangbare grondstof eenvoudiger kan aansluiten op bestaande materiaalstromen dan een proces waarvoor speciaal gezuiverd erts nodig is.
Lokale grondstof krijgt mogelijk een nieuwe functie
Minnesota is goed voor 75 procent van het ijzererts in de Verenigde Staten. Gebieden zoals de Mesabi Iron Range vormen al lange tijd de basis voor de ijzerproductie in de staat. Daarbij speelt het taconietproces een rol dat aan de University of Minnesota werd ontwikkeld door Edward Wilson Davis.
Pyriet bestaat uit ijzer en zwavel en absorbeert licht zeer goed. De samenstellende elementen zijn volgens de onderzoekers ruim beschikbaar, niet-giftig en relatief goedkoop. Juist die combinatie maakt het materiaal interessant voor technologieën waarin lichtabsorptie of elektrische eigenschappen van belang zijn.
Als laagzuiver erts werkelijk zonder aanvullende zuivering kan worden gebruikt, betekent dit dat een potentiële productiestap kan vervallen; de studie stelt echter nog niet vast wat een uiteindelijk apparaat of industrieel proces zou kosten.
Van bulkkristal naar bruikbare dunne laag
Het onderzoek levert nog geen commerciële zonnecel, batterij of ander elektronisch product op. Het toont aan dat de grondstof geschikt is om pyriet met de vereiste materiaalkwaliteit te maken. Voor praktische toepassingen moeten de onderzoekers de stap zetten van grotere pyrietkristallen naar dunne lagen die beter aansluiten op de bouw van apparaten.
Het team wil daarnaast meer soorten en kwaliteiten ijzererts onderzoeken. De variatie daarin is groot, waardoor nog moet blijken hoe breed de methode toepasbaar is. Pas vervolgonderzoek kan duidelijk maken of de laboratoriumaanpak schaalbaar is voor productie.
Voor Nederland ligt de mogelijke relevantie bij de genoemde toepassingen: zonnepanelen, batterijen, elektronica en waterzuivering. Als het materiaal later daadwerkelijk in apparaten kan worden verwerkt, zou de keuze voor een ruim beschikbare grondstof ook voor Nederlandse producenten en gebruikers interessant kunnen worden. Dat blijft vooralsnog een mogelijke consequentie, geen aangetoonde toepassing.
Ziet u pyriet vooral als kans voor zonne-energie en batterijen, of verwacht u meer van toepassingen in elektronica en waterzuivering?
