Un laboratorio de química de la Universidad de Rice ha conseguido extraer valiosos elementos de tierras raras de los residuos con un rendimiento lo suficientemente alto como para resolver los problemas de los fabricantes y aumentar sus beneficios.
En un artículo publicado en la revista Science Advances, los investigadores explican que su proceso de calentamiento flash Joule, introducido hace varios años para producir grafeno a partir de cualquier fuente de carbono sólido, se ha aplicado ahora a tres fuentes de elementos de tierras raras – cenizas volantes de carbón, residuos de bauxita y residuos electrónicos – para recuperar metales de tierras raras.
Mientras que la extracción industrial de estos residuos suele implicar la lixiviación con ácido fuerte, un proceso que requiere mucho tiempo y no es ecológico, el laboratorio de Rice calienta las cenizas volantes y otros materiales (combinados con negro de humo para mejorar la conductividad) a unos 3.000 grados Celsius en un segundo. El proceso convierte los residuos en “especies REE activadas” altamente solubles.
Según James Tour, autor principal del estudio, el tratamiento de las cenizas volantes mediante calentamiento Joule instantáneo rompe el vidrio que recubre estos elementos y convierte los fosfatos de REE en óxidos metálicos que se disuelven con mucha más facilidad.
El nuevo proceso también produce más producto al utilizar una concentración de ácido clorhídrico mucho más suave, de 0,1 moles, en lugar de la concentración de 15 moles de ácido nítrico utilizada en los procesos industriales existentes para extraer los materiales.
En los experimentos dirigidos por el investigador postdoctoral y autor principal del artículo, Bing Deng, los investigadores descubrieron que el calentamiento Joule de las cenizas volantes de carbón (CFA) duplicaba con creces el rendimiento de la mayoría de los elementos de las tierras raras utilizando un ácido muy suave en comparación con la lixiviación de las CFA no tratadas en ácidos fuertes.
“La estrategia es general para varios residuos”, dijo Bing. “Demostramos que los rendimientos de recuperación de REE mejoraban a partir de las cenizas volantes de carbón, los residuos de bauxita y los residuos electrónicos mediante el mismo proceso de activación”.
Para Bing, la generalidad del proceso lo hace especialmente prometedor, ya que cada año se producen millones de toneladas de residuos de bauxita y desechos electrónicos.
“En Estados Unidos se extraen elementos de tierras raras, pero también se obtienen muchos elementos radiactivos”, explica Tour. “No se permite reinyectar el agua, y hay que eliminarla, lo que es caro y problemático”.
El día en que Estados Unidos eliminó toda la minería de tierras raras, las fuentes extranjeras multiplicaron por diez su precio. Nuestro proceso indica al país que ya no dependemos de la minería perjudicial para el medio ambiente ni de las fuentes extranjeras para obtener elementos de tierras raras”.
Fuente: Mining.com