El futur de la mineria sostenible d'elements de terres rares
font: AZO MiningQuè són els elements de les Terres Rares i on es troben?Els elements de terres rares (TRE) comprenen 17 elements metàl·lics, formats per 15 lantànids a la taula periòdica:LantàCeriPraseodimiNeodimiPrometiSamariEuropiGadoliniTerbiDisprosiHolmiErbiTuliItterbiUteciEscandiItriLa majoria no són tan rars com suggereix el nom del grup, però van ser anomenats als segles XVIII i XIX, en comparació amb altres elements "terrosos" més comuns com la calç i la magnèsia.El ceri és l'ereditat rares 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, fan que siguin econòmicament difícils d'explotar.En canvi, es troben en quatre tipus principals de roca poc comuns; carbonatites, que són roques ígnies inusuals derivades de magmes rics en carbonat, ambients ígnis alcalins, dipòsits d'argila d'absorció d'ions i dipòsits de placers portadors de monazita-xenotima.La Xina extreu 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 terres rares, utilitzant els seus propis dipòsits d'argila d'absorció d'ions, coneguts com a "argiles del sud de la Xina".És econòmic per a la Xina fer-ho perquè els dipòsits d'argila són fàcils d'extreure REE mitjançant àcids febles.Els elements de terres rares s'utilitzen per a tot tipus d'equips d'alta tecnologia, com ara 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 de guia de míssils, satèl·lits i defensa antimíssils.Un objectiu de l'Acord de París sobre el clima del 2015 és limitar l'escalfament global per sota dels 2 °C, preferiblement 1,5 °C, als nivells preindustrials. Això ha augmentat la demanda d'energies renovables i cotxes elèctrics, que també requereixen energies rares per funcionar.El 2010, la Xina va anunciar que reduiria les exportacions de terres rares per satisfer el seu propi augment de la demanda, però també mantindria la seva posició dominant en el subministrament d'equips d'alta tecnologia a la resta del món.La Xina també es troba en una posició econòmica forta per controlar el subministrament de recursos geotèrmics necessaris per a energies renovables com ara panells solars, turbines eòliques i mareomotrius, així com vehicles elèctrics.Projecte de captura d'elements de terres rares amb fertilitzants de fosfoguixEl fosfoguix és un subproducte dels fertilitzants i conté elements radioactius naturals com l'urani i el tori. Per aquest motiu, s'emmagatzema indefinidament, amb els riscos associats de contaminació del sòl, l'aire i l'aigua.Per tant, investigadors de la Universitat Estatal de Pennsilvània han ideat un enfocament multietapa 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 dirigit per models computacionals, desenvolupats per Rachel Getman, investigadora principal i professora associada d'enginyeria química i biomolecular a Clemson, amb les investigadores Christine Duval i Julie Renner, que desenvolupen les molècules que s'enganxaran a REE específics.Greenlee analitzarà 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 dia, s'estima que només a Florida hi ha 200.000 tones d'elements de terres rares atrapats en residus de fosfoguix sense processar".L'equip identifica que la recuperació tradicional està associada a barreres ambientals i econòmiques, ja que actualment es recuperen a partir de materials compostos, que requereixen la crema de combustibles fòssils i són intensivos en mà d'obra.El nou projecte se centrarà en recuperar-los de manera sostenible i es pot implementar a major escala per obtenir beneficis ambientals i econòmics.Si el projecte té èxit, també podria reduir la dependència dels EUA de la Xina pel que fa al subministrament d'elements de terres rares.Finançament de projectes de la Fundació Nacional de CiènciesEl projecte REE de Penn State està finançat per una subvenció de quatre anys de 571.658 dòlars, que ascendeix a un total d'1,7 milions de dòlars, i és una col·laboració amb la Case Western Reserve University i la Clemson University.Maneres alternatives de recuperar elements de terres raresLa recuperació d'RRE es duu a terme normalment mitjançant operacions a petita escala, comunament 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 dissolvents és una tècnica eficaç però no és gaire eficient perquè requereix molta mà d'obra i molt de temps.Una altra manera habitual de recuperar els residus electrònics reduïts és mitjançant l'agromineria, també coneguda com a e-mineria, que implica el transport de residus electrònics, com ara ordinadors, telèfons i televisors vells, des de diversos països fins a la Xina per a l'extracció de residus electrònics reduïts.Segons el Programa de les Nacions Unides per al Medi Ambient, el 2019 es van generar més de 53 milions de tones de residus electrònics, amb uns 57.000 milions de dòlars de matèries primeres que contenien recursos rares i metalls.Tot i que sovint es promociona com un mètode sostenible de reciclatge de materials, no està exempt de problemes que encara cal superar.L'agromineria requereix molt espai d'emmagatzematge, plantes de reciclatge, abocadors de residus després de la recuperació de terres rares i implica costos de transport, que requereixen la crema de combustibles fòssils.El projecte de la Universitat Estatal de Pennsilvània té el potencial de superar alguns dels problemes associats amb els mètodes tradicionals de recuperació de terres rares si pot satisfer els seus propis objectius ambientals i econòmics.Data de publicació: 04-07-2022
