O futuro da minería de elementos de terras raras de forma sostible
Fonte: AZO MiningQue son os elementos das terras raras e onde se atopan?Os elementos de terras raras (REE) comprenden 17 elementos metálicos, compostos por 15 lantánidos da táboa periódica:LantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometioSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioUtecioEscandioItrioA maioría deles non son tan raros como o nome do grupo suxire, pero foron nomeados nos séculos XVIII e XIX, en comparación con outros elementos "terrestres" máis comúns como a cal e a magnesia.O cerio é o REE máis común e máis abundante que o cobre ou o chumbo.Non obstante, en termos xeolóxicos, os REE raramente se atopan en depósitos concentrados xa que as vetas de carbón, por exemplo, están a dificultar económicamente a súa explotación.En cambio, atópanse en catro tipos principais de rochas pouco comúns; carbonatitas, que son rochas ígneas pouco habituais derivadas de magmas ricos en carbonato, depósitos ígneos alcalinos, depósitos de arxila de absorción de ións e depósitos de placers portadores de monacita xenotemporal.China extrae o 95% dos elementos de terras raras para satisfacer a demanda de estilos de vida de alta tecnoloxía e enerxía renovableDesde finais da década de 1990, China domina a produción de REE, utilizando os seus propios depósitos de arxila de absorción de iones, coñecidos como "Arxilas do Sur da China".É económico para China porque os depósitos de arxila son sinxelos para extraer REE usando ácidos débiles.Os elementos de terras raras utilízanse para todo tipo de equipos de alta tecnoloxía, incluíndo ordenadores, reprodutores de DVD, teléfonos móbiles, iluminación, fibra óptica, cámaras e altofalantes, e mesmo equipos militares, como motores a reacción, sistemas de guía de mísiles, satélites e sistemas antimísiles. - Defensa antimísiles.Un dos obxectivos do Acordo Climático de París de 2015 é limitar o quecemento global por debaixo dos 2 ˚C, preferentemente 1,5 ˚C, niveis preindustriais. Isto aumentou a demanda de enerxías renovables e coches eléctricos, que tamén requiren REE para funcionar.En 2010, China anunciou que reduciría as exportacións de REE para satisfacer o seu propio aumento da demanda, pero tamén mantería a súa posición dominante para fornecer equipos de alta tecnoloxía ao resto do mundo.China tamén está nunha posición económica forte para controlar o abastecemento de REE necesarios para enerxías renovables, como paneis solares, turbinas eólicas e mareomotriz, así como vehículos eléctricos.Proxecto de captura de elementos de terras raras de fertilizantes de fosfoxipoO fosfoxipo é un subproduto do fertilizante e contén elementos radioactivos naturais como o uranio e o torio. Por este motivo, almacénase indefinidamente, con riscos asociados de contaminación do solo, do aire e da auga.Polo tanto, os investigadores da Penn State University idearon un enfoque en varias etapas utilizando péptidos de enxeñería, cadeas curtas de aminoácidos que poden identificar e separar con precisión REEs usando unha membrana especialmente desenvolvida.Como os métodos tradicionais de separación son insuficientes, o proxecto pretende idear novas técnicas, materiais e procesos de separación.O deseño está dirixido polo modelado computacional, desenvolvido por Rachel Getman, investigadora principal e profesora asociada de enxeñaría química e biomolecular en Clemson, coas investigadoras Christine Duval e Julie Renner, que desenvolven as moléculas que se engancharán a REE específicos.Greenlee analizará como se comportan na auga e valorará o impacto ambiental e os diferentes potenciais económicos en situacións de deseño e funcionamento variables.A profesora de enxeñaría química Lauren Greenlee afirma que: "Hoxe calcúlase que unhas 200.000 toneladas de elementos de terras raras están atrapadas en residuos de fosfoxeso non procesado só en Florida".O equipo identifica que a recuperación tradicional está asociada a barreiras ambientais e económicas, polo que actualmente se recuperan a partir de materiais compostos, que requiren a queima de combustibles fósiles e que requiren moito traballo.O novo proxecto centrarase en recuperalos de forma sostible e poderá ser implantado a maior escala para obter beneficios ambientais e económicos.Se o proxecto ten éxito, tamén podería reducir a dependencia dos Estados Unidos de China para proporcionar elementos de terras raras.Financiamento do proxecto da National Science FoundationO proxecto REE de Penn State está financiado cunha subvención de catro anos de 571.658 dólares, por un total de 1,7 millóns de dólares, e é unha colaboración coa Case Western Reserve University e a Clemson University.Formas alternativas de recuperar elementos de terras rarasA recuperación de RRE adoita realizarse mediante operacións a pequena escala, normalmente por lixiviación e extracción con disolventes.Aínda que é un proceso sinxelo, a lixiviación require unha gran cantidade de reactivos químicos perigosos, polo que non é desexable comercialmente.A extracción con disolvente é unha técnica eficaz, pero non é moi eficiente porque require moito traballo e tempo.Outra forma habitual de recuperar os REE é a través da agrominería, tamén coñecida como e-mining, que implica o transporte de residuos electrónicos, como ordenadores, teléfonos e televisións antigos desde varios países a China para a súa extracción de REE.Segundo o Programa das Nacións Unidas para o Medio Ambiente, en 2019 xeráronse máis de 53 millóns de toneladas de residuos electrónicos, con preto de 57.000 millóns de dólares de materias primas que conteñen REE e metais.Aínda que moitas veces se promociona como un método sostible de reciclaxe de materiais, non está exento de problemas que aínda hai que superar.A agrominería require moito espazo de almacenamento, plantas de reciclaxe, residuos de vertedoiro despois da recuperación de REE, e implica custos de transporte, que requiren queimar combustibles fósiles.O proxecto da Universidade de Penn State ten o potencial de superar algúns dos problemas asociados cos métodos tradicionais de recuperación de REE se pode satisfacer os seus propios obxectivos ambientais e económicos.
