El futuro de la minería de los elementos de tierras raras de manera sostenible
Fuente: Azo Mining¿Cuáles son los elementos de tierras raras y dónde se encuentran?Los elementos de tierras raras (REE) comprenden 17 elementos metálicos, compuestos por 15 lantánidos en la tabla periódica:LantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisposioHolmioErbioTulioIterbioUtetioEscandioItrioLa mayoría de ellos no son tan raros como sugiere el nombre del grupo, pero fueron nombrados en los siglos XVIII y XIX, en comparación con otros elementos de "tierra" más comunes como la cal y la magnesia.El cerio es el REE más común y más abundante que el cobre o el plomo.Sin embargo, en términos geológicos, REES rara vez se encuentran en depósitos concentrados, ya que las costuras de carbón, por ejemplo, los hacen económicamente difíciles de extraer.En cambio, se encuentran en cuatro tipos principales de roca poco común; Las carbonatitas, que son rocas ígneas inusuales derivadas de magmas ricos en carbonato, entornos ígneos alcalinos, depósitos de arcilla de absorción de iones y depósitos de posmeradores de monazita-xenotime-portadoras.China minas el 95% de los elementos de tierras raras para satisfacer la demanda de estilos de vida de alta tecnología y energía renovableDesde finales de la década de 1990, China ha dominado la producción de REE, utilizando sus propios depósitos de arcilla de absorción de iones, conocidos como 'arcillas del sur de China'.Es económico que lo haga por China porque los depósitos de arcilla son fáciles de extraer REES de usar ácidos débiles.Se utilizan elementos de tierras raras para todo tipo de equipos de alta tecnología, incluidas computadoras, reproductores de DVD, teléfonos celulares, iluminación, fibra óptica, cámaras y altavoces, e incluso equipos militares, como motores a reacción, sistemas de orientación de misiles, satélites y defensa antimisiles.Un objetivo del acuerdo climático de París 2015 es limitar el calentamiento global a menos de 2 ˚C, preferiblemente 1.5 ˚C, niveles preindustriales. Esto ha aumentado la demanda de energía renovable y automóviles eléctricos, que también requieren que REES funcione.En 2010, China anunció que reduciría las exportaciones de REE para cumplir con su propio aumento en la demanda, pero también mantener su posición dominante para suministrar equipos de alta tecnología al resto del mundo.China también está en una posición económica sólida para controlar el suministro de REES necesarios para energías renovables como paneles solares, eólicos y turbinas de energía de marea, así como vehículos eléctricos.Proyecto de captura de captura de fertilizantes de fertilizantes de fosfogypsumEl fosfogypsum es un subproducto de fertilizante y contiene elementos radiactivos naturales como uranio y torio. Por esta razón, se almacena indefinidamente, con riesgos asociados de contaminando el suelo, el aire y el agua.Por lo tanto, los investigadores de la Universidad Penn State han ideado un enfoque de varias etapas utilizando péptidos de ingeniería, cuerdas cortas de aminoácidos que pueden identificar y separar con precisión REE utilizando una membrana especialmente desarrollada.Como los métodos de separación tradicionales son insuficientes, el proyecto tiene como objetivo idear nuevas técnicas de separación, materiales y procesos.El diseño está dirigido por el modelado computacional, desarrollado por Rachel Getman, investigadora principal y profesora asociada de ingeniería química y biomolecular en Clemson, con los investigadores Christine Duval y Julie Renner, desarrollando las moléculas que se enfrentarán a REES específicos.Greenlee analizará cómo se comportan en el agua y evaluarán el impacto ambiental y los diferentes potenciales económicos bajo diseño variable y situaciones operativas.La profesora de ingeniería química Lauren Greenlee, afirma que: "Hoy, se estima que 200,000 toneladas de elementos de tierras raras están atrapadas en desechos de fosfogipsum sin procesar solo en Florida".El equipo identifica que la recuperación tradicional está asociada con las barreras ambientales y económicas, por las cuales actualmente se recuperan de materiales compuestos, que requieren la quema de combustibles fósiles y es intensivo en el trabajoEl nuevo proyecto se centrará en recuperarlos de manera sostenible y puede implementarse a mayor escala para beneficios ambientales y económicos.Si el proyecto es exitoso, también podría reducir la dependencia de los Estados Unidos de China para proporcionar elementos de tierras raras.Financiación del Proyecto de la Fundación Nacional de CienciasEl Proyecto Penn State REE está financiado por una subvención de cuatro años de $ 571,658, totalizando $ 1.7 millones, y es una colaboración con la Universidad Case Western Reserve y la Universidad de Clemson.Formas alternativas de recuperar elementos de tierras rarasLa recuperación de RRE se lleva a cabo típicamente utilizando operaciones a pequeña escala, comúnmente por lixiviación y extracción de solventes.Aunque es un proceso simple, la lixiviación requiere una gran cantidad de reactivos químicos peligrosos, por lo que es indeseable comercialmente.La extracción con solventes es una técnica efectiva, pero no es muy eficiente porque es intensivo en mano de obra y lento.Otra forma común para que los REE se recuperen es a través de la agromina, también conocida como minería electrónica, que implica el transporte de desechos electrónicos, como las computadoras antiguas, los teléfonos y la televisión de varios países a China por la extracción de REE.Según el Programa de Medio Ambiente de la ONU, se generaron más de 53 millones de toneladas de desechos electrónicos en 2019, con alrededor de $ 57 mil millones de materias primas que contienen REE y metales.Aunque a menudo se promociona como un método sostenible de reciclaje de materiales, no está exento de su propio conjunto de problemas que aún deben superarse.La agrominización requiere mucho espacio de almacenamiento, plantas de reciclaje, desechos de relleno sanitario después de la recuperación de REE, e implica costos de transporte, que requieren combustir combustibles fósiles.El Proyecto de la Universidad de Penn State tiene el potencial de superar algunos de los problemas asociados con los métodos tradicionales de recuperación de REE si puede satisfacer sus propios objetivos ambientales y económicos.
