Un laboratorio de química de la Universidad de Rice ha extraído con éxito valiosos elementos de tierras raras de los desechos con rendimientos lo suficientemente altos como para resolver los problemas de los fabricantes y aumentar sus ganancias.
En un artículo publicado en la revista Science Advances, los investigadores detrás del desarrollo explican que su calentamiento por Joule relámpago El proceso, introducido hace varios años para producir grafeno a partir de cualquier fuente sólida de carbono, ahora se ha aplicado a tres fuentes de elementos de tierras raras (cenizas volantes de carbón, residuos de bauxita y desechos electrónicos) para recuperar metales de tierras raras.
Si bien la extracción industrial de estos desechos comúnmente implica la lixiviación con ácido fuerte, un proceso no verde que requiere mucho tiempo, el laboratorio de Rice calienta las cenizas volantes y otros materiales (combinados con negro de carbón para mejorar la conductividad) a aproximadamente 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 con calentamiento instantáneo Joule rompe el vidrio que recubre estos elementos y convierte los fosfatos REE en óxidos metálicos que se disuelven mucho más fácilmente.
El nuevo proceso también produce más producto al usar una concentración mucho más suave de ácido clorhídrico de 0.1 molar en lugar del 15-concentración molar de ácido nítrico utilizado en los procesos industriales existentes para extraer los materiales.
En experimentos dirigidos por el investigador postdoctoral y autor principal del artículo Bing Deng, los investigadores encontraron que el calentamiento instantáneo de cenizas volantes de carbón (CFA) de Joule más que duplicó el rendimiento de la mayoría de los elementos de tierras raras usando ácido muy suave en comparación con la lixiviación de CFA sin tratar en ácidos fuertes.
“La estrategia es general para varios desechos”, dijo Bing. «Probamos que los rendimientos de recuperación de REE mejoraron a partir de cenizas volantes de carbón, residuos de bauxita y desechos electrónicos mediante el mismo proceso de activación».
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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.
“Estados Unidos solía extraer elementos de tierras raras, pero también obtienes muchos elementos radiactivos”, dijo Tour. “No está permitido reinyectar el agua, y tiene que desecharse, lo cual es costoso y problemático”.
El día que Estados Unidos eliminó toda la minería de tierras raras, las fuentes extranjeras aumentaron su precio diez veces. Nuestro proceso le dice al país que ya no dependemos de la minería perjudicial para el medio ambiente o de fuentes extranjeras de elementos de tierras raras”.
