Peggy Greb/USGOV-USDA-ARS.
Alguns óxidos de terras raras — no sentido dos ponteiros do relógio, a partir do centro: praseodímio, cério, lantânio, neodímio, samário e gadolínio.
Uma nova investigação descobriu um método de extração mais eficiente ao reaproveitar os resíduos de mineração de carvão.
Investigadores nos Estados Unidos desenvolveram um novo método para extrair elementos de terras raras (ETR) de resíduos da mineração de carvão, oferecendo potencialmente uma forma mais eficiente de obter materiais essenciais para tecnologias modernas, como veículos elétricos, turbinas eólicas e smartphones.
Uma equipa liderada por cientistas da Northeastern University demonstrou um processo de extração até três vezes mais eficiente do que as abordagens existentes. O método utiliza uma pasta de rocha finamente moída, água e resíduos de carvão que sobra após as operações de mineração e é armazenada em grandes áreas de contenção para evitar a contaminação ambiental. As descobertas foram publicadas na revista Ciência e Tecnologia Ambiental.
Embora os elementos de terras raras sejam relativamente abundantes na crosta terrestre, são notoriamente difíceis de extrair e purificar. Nos resíduos de carvão, os ETR estão fortemente ligados aos minerais argilosos, um desafio estrutural que limitou a eficácia dos métodos de recuperação anteriores. Como resultado, grande parte destes resíduos tem sido reutilizada como material de enchimento na construção civil ou descartada em aterros sanitários.
Segundo as estimativas citadas pelos investigadores, poderiam ser recuperadas mais de 600 quilotons de elementos de terras raras em cada 1,5 mil milhões de toneladas de resíduos de carvão, explica o Alerta científico.
O processo recentemente desenvolvido envolve duas etapas principais. Em primeiro lugar, os resíduos de carvão passam por um pré-tratamento alcalino, durante o qual são aquecidos através de energia de micro-ondas. De seguida, ocorre uma fase de digestão ácida com ácido nítrico, que separa os elementos terras raras da rocha envolvente.
O tratamento alcalino e por micro-ondas altera a estrutura dos minerais que envolvem os elementos de terras raras, tornando o material mais poroso e mais fácil de processar. Como resultado, o tratamento ácido subsequente consegue libertar uma proporção significativamente maior dos valiosos elementos.
“Acontece que o que estamos a fazer é, na verdade, alterar a estrutura sólida deste material”, disse Damilola Daramola, bióloga química da Northeastern University e membro da equipa de investigação.
Um dos principais elementos recuperados através do processo é o neodímioutilizado em ímanes de alto desempenho presentes em motores elétricos, dispositivos de armazenamento de dados e tecnologias de energia renovável. A procura de neodímio e outros elementos de terras raras deverá crescer rapidamente à medida que os países aceleram a transição para sistemas energéticos de baixo carbono.
Apesar dos resultados promissores, ainda existem desafios. O processo é atualmente dispendioso e pode ser difícil de ser ampliado para uso industrial. Além disso, a composição dos resíduos de carvão varia consoante a localização, o que significa que o método teria de ser adaptado a diferentes locais. Os investigadores observam ainda que outros elementos valiosos presentes nos resíduos de carvão, como o magnésio, poderiam ser extraídos juntamente com os elementos de terras raras.