El futur dels elements de la terra rara minera de manera sostenible
Font: mineria azoQuè són els elements de la Terra Rara i on es troben?Elements de la Terra Rara (REES) inclouen 17 elements metàl·lics, formats per 15 lantànids a la taula periòdica:LanthanumCeriumPraseodimiNeodimiPrometiSamariEuropiuGadoliniumTerbiumDisprosiumHolmiErbiumThuliumYtterbiumUetiumEscandiYttriumLa majoria no són tan rares com el nom del grup suggereix, però van ser nomenats als segles XVIII i XIX, en comparació amb altres elements més comuns de la terra com la calç i la magnesi.El ceri és el REE més comú i més abundant que el coure o el plom.Tanmateix, en termes geològics, els REE rarament es troben en dipòsits concentrats com a costures de carbó, per exemple, les dificulten econòmicament.En canvi, es troben en quatre tipus principals de roca poc freqüents; Els carbonats, que són roques ígnies inusuals derivades de magmes rics en carbonats, entorns ígnies alcalins, dipòsits d’argila d’absorció d’ions i dipòsits de col·locadors de monazita-xenotim.La Xina mines el 95% dels elements de la Terra RarDes de finals dels anys 90, la Xina ha dominat la producció de REE, utilitzant els seus propis dipòsits d’argila d’absorció d’ions, coneguts com a “argiles de la Xina del Sud”.És econòmic que la Xina ho faci perquè els dipòsits d’argila són senzills per extreure REES d’utilitzar àcids febles.Els elements de terra rara s’utilitzen per a tot tipus d’equips d’alta tecnologia, inclosos ordinadors, reproductors de DVD, telèfons mòbils, il·luminació, fibra òptica, càmeres i altaveus, i fins i tot equips militars, com ara motors de reacció, sistemes d’orientació de míssils, satèl·lits i defensa anti-míssils.Un objectiu de l’acord climàtic de París de 2015 és limitar l’escalfament global a menys de 2 ºC, preferiblement d’1,5 ºC, nivells preindustrials. Això ha augmentat la demanda d’energies renovables i cotxes elèctrics, que també requereixen que els REES funcionin.El 2010, Xina va anunciar que reduiria les exportacions de REE per complir el seu propi augment de la demanda, però també mantindria la seva posició dominant per subministrar equips d'alta tecnologia a la resta del món.La Xina també es troba en una posició econòmica forta per controlar el subministrament de REES necessaris per a energies renovables com ara panells solars, vent i turbines elèctriques de marea, així com vehicles elèctrics.FOSPHOGYPPSUM Fertilitzant Elements de terra rara Captura del projecteEl fosfogipsum és un subproducte de fertilitzants i conté elements radioactius que es produeixen naturalment com l'urani i el tori. Per aquest motiu, s’emmagatzema indefinidament, amb riscos associats de terra contaminant, aire i aigua.Per tant, els investigadors de la Penn State University, han ideat un enfocament a diverses etapes mitjançant pèptids dissenyats, cadenes curtes d’aminoàcids que poden identificar i separar amb precisió REES mitjançant una membrana especialment desenvolupada.Com que els mètodes de separació tradicionals són insuficients, el projecte pretén elaborar noves tècniques, materials i processos de separació.El disseny està dirigit per la modelització computacional, desenvolupada per Rachel Getman, investigadora principal i professora associada d’enginyeria química i biomolecular a Clemson, amb els investigadors Christine Duval i Julie Renner, desenvolupant les molècules que s’aprofitaran a REEs específiques.Greenlee mirarà com es comporten a l'aigua i avaluarà l'impacte ambiental i els diferents potencials econòmics en situacions de disseny i funcionament variables.La professora d’enginyeria química, Lauren Greenlee, afirma que: “Avui s’estima que s’estima que 200.000 tones d’elements de terra rara queden atrapats en residus de fosfogips de fòsfogips no processats només a Florida”.L’equip identifica que la recuperació tradicional s’associa a les barreres mediambientals i econòmiques, de manera que actualment es recuperen de materials compostos, que requereixen la crema de combustibles fòssils i és intensiu en mà d’obraEl nou projecte se centrarà en recuperar -los de manera sostenible i es pot desenvolupar a una escala més gran per a beneficis mediambientals i econòmics.Si el projecte té èxit, també podria reduir la dependència dels EUA de la Xina per proporcionar elements de terra rara.Finançament del projecte de la Fundació Nacional de la CiènciaEl projecte Penn State Ree està finançat per una subvenció de quatre anys de 571.658 dòlars, per un import total d’1,7 milions de dòlars, i és una col·laboració amb la Case Western Reserve University i la Universitat de Clemson.Maneres alternatives de recuperar elements de la terra raraLa recuperació de RRE es fa normalment mitjançant operacions a petita escala, habitualment per lixiviació i extracció de dissolvents.Tot i que un procés senzill, la lixiviació requereix una gran quantitat de reactius químics perillosos, també és indesitjable comercialment.L’extracció de dissolvents és una tècnica eficaç, però no és gaire eficient perquè és intensa en mà d’obra i que requereix temps.Una altra manera comuna per recuperar-se REES és a través de l’agromatge, també coneguda com a mineria electrònica, que implica el transport de residus electrònics, com ara ordinadors antics, telèfons i televisió de diversos països a la Xina per a l’extracció de REE.Segons el programa de les Nacions Unides, es van generar més de 53 milions de tones de residus electrònics el 2019, amb uns 57 milions de dòlars de matèries primeres que contenien REES i metalls.Tot i que sovint es planteja com un mètode sostenible de reciclatge de materials, no és sense el seu propi conjunt de problemes que encara cal superar.L’agromatge requereix una gran quantitat d’espai d’emmagatzematge, plantes de reciclatge, residus d’abocament després de la recuperació de REE i implica costos de transport, que requereixen combustibles fòssils.El projecte de la Penn State University té el potencial de superar alguns dels problemes associats als mètodes tradicionals de recuperació de REE si pot satisfer els seus propis objectius mediambientals i econòmics.
