El futur de la mineria d'elements de terres rares de manera sostenible
Font: AZO MiningQuè són els elements de les terres rares i on es troben?Els elements de terres rares (REE) comprenen 17 elements metàl·lics, formats per 15 lantànids de la taula periòdica:LantàCeriPraseodimiNeodimiPrometiSamariEuropiGadoliniTerbiDisprosiHolmiErbiTuliIterbiUteciEscandiIttriLa majoria d'ells no són tan rars com el nom del grup indica, però van ser nomenats als segles XVIII i XIX, en comparació amb altres elements "terrestres" més comuns com la calç i la magnesia.El ceri és el REE més comú i més abundant que el coure o el plom.No obstant això, en termes geològics, els REE rarament es troben en dipòsits concentrats, ja que les vetes de carbó, per exemple, els dificulten econòmicament l'explotació.En canvi, es troben en quatre tipus principals de roques poc comunes; carbonatites, que són roques ígnies inusuals derivades de magmes rics en carbonats, configuracions ígnies alcalines, dipòsits d'argila d'absorció d'ions i dipòsits de placers portadors de monacita-xenotime.La Xina explota el 95% dels elements de terres rares per satisfer la demanda d'estils de vida d'alta tecnologia i energies renovablesDes de finals de la dècada de 1990, la Xina ha dominat la producció de REE, utilitzant els seus propis dipòsits d'argila d'absorció d'ions, coneguts com a "South China Clays".Per a la Xina és econòmic fer-ho perquè els dipòsits d'argila són senzills per extreure REE de l'ús d'àcids febles.Els elements de terres rares 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 equipament militar, com ara motors a reacció, sistemes de guia de míssils, satèl·lits i anti - Defensa de míssils.Un objectiu de l'Acord sobre el Clima de París de 2015 és limitar l'escalfament global per sota dels 2 ˚C, preferiblement 1,5 ˚C, nivells preindustrials. Això ha augmentat la demanda d'energies renovables i cotxes elèctrics, que també requereixen que funcionin els REE.El 2010, la Xina va anunciar que reduiria les exportacions de REE per satisfer 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 forta posició econòmica per controlar el subministrament de REE necessaris per a energies renovables com ara plaques solars, turbines eòliques i mareomotrius, així com vehicles elèctrics.Projecte de captura d'elements de terres rares d'adob fosfogipEl fosfogip és un subproducte dels fertilitzants i conté elements radioactius naturals com l'urani i el tori. Per aquest motiu, s'emmagatzema indefinidament, amb riscos associats de contaminació del sòl, l'aire i l'aigua.Per tant, els investigadors de la Penn State University han ideat un enfocament en diverses etapes utilitzant pèptids dissenyats, cadenes curtes d'aminoàcids que poden identificar i separar amb precisió els REE mitjançant una membrana especialment desenvolupada.Com que els mètodes de separació tradicionals són insuficients, el projecte pretén idear noves tècniques, materials i processos de separació.El disseny està liderat 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'enganxaran a REE específics.Greenlee estudiarà com es comporten a l'aigua i avaluarà l'impacte ambiental i diferents potencials econòmics en situacions de disseny i funcionament variables.La professora d'enginyeria química Lauren Greenlee afirma que: "avui, s'estima que 200.000 tones d'elements de terres rares estan atrapades en residus de fosfoguix no processat només a Florida".L'equip identifica que la recuperació tradicional està associada a barreres ambientals i econòmiques, per la qual cosa actualment es recuperen a partir de materials compostos, que requereixen la combustió de combustibles fòssils i requereixen molta mà d'obra.El nou projecte se centrarà en recuperar-los de manera sostenible i es podrà desplegar a més gran escala per obtenir beneficis ambientals i econòmics.Si el projecte té èxit, també podria reduir la dependència dels EUA de la Xina per proporcionar elements de terres rares.Finançament del projecte de la National Science FoundationEl projecte REE de Penn State està finançat per una subvenció de quatre anys de 571.658 dòlars, per un total de 1,7 milions de dòlars, i és una col·laboració amb la Case Western Reserve University i la Clemson University.Formes alternatives per recuperar elements de terres raresLa recuperació de l'ERR es realitza normalment mitjançant operacions a petita escala, generalment per lixiviació i extracció amb dissolvents.Tot i que és un procés senzill, la lixiviació requereix una gran quantitat de reactius químics perillosos, per la qual cosa no és desitjable comercialment.L'extracció amb dissolvent és una tècnica eficaç, però no és molt eficient perquè requereix molta mà d'obra i temps.Una altra manera habitual de recuperar els REE és mitjançant l'agromineria, 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 l'ONU per al Medi Ambient, el 2019 es van generar més de 53 milions de tones de residus electrònics, amb al voltant de 57.000 milions de dòlars de matèries primeres que contenien REE i metalls.Tot i que sovint es presenta com un mètode sostenible de reciclatge de materials, no està exempt de problemes que encara s'han de superar.L'agromineria requereix molt d'espai d'emmagatzematge, plantes de reciclatge, residus d'abocador després de la recuperació de REE, i comporta costos de transport, que requereixen cremar combustibles fòssils.El projecte de la Universitat de Penn State té el potencial de superar alguns dels problemes associats amb els mètodes tradicionals de recuperació de REE si pot satisfer els seus propis objectius ambientals i econòmics.
