Técnicas más ecológicas podrían ayudar a encontrar minerales raros para teléfonos

Encontrar y extraer suficientes minerales de tierras raras para alimentar el creciente número de teléfonos móviles es un desafío difícil que puede causar estragos en el medio ambiente, pero nuevas técnicas podrían ayudar.

Los investigadores dicen que han eliminado valiosos elementos de tierras raras (REE) de los desechos con rendimientos lo suficientemente altos como para resolver los problemas de los fabricantes y al mismo tiempo aumentar sus ganancias. Los científicos dijeron en un artículo reciente que su proceso es más respetuoso con el medio ambiente porque utiliza menos energía que otros métodos y convierte en un hilito el chorro de ácido que a menudo se utiliza para recuperar los elementos.

"A teléfono inteligente Puede tener hasta ocho REE diferentes”, explicó el químico de la Universidad Rice. gira de james, dijo el autor del estudio a Digital Trends en una entrevista. "Los colores rojo, azul y verde de la pantalla se mejoran con los REE, al igual que el mecanismo de vibración y los altavoces".

Minerales que mantienen tu teléfono funcionando

El laboratorio de Tour utilizó un proceso de calentamiento especial que produce grafeno a partir de cualquier fuente de carbono sólido para recuperar metales de tierras raras. El minerales Tienen propiedades magnéticas y electrónicas críticas para la electrónica moderna y las tecnologías ecológicas.

Si bien la extracción industrial de cenizas volantes de carbón, residuos de bauxita y desechos electrónicos generalmente implica ácido fuerte, un proceso que requiere mucho tiempo y no es ecológico: el laboratorio de Rice calienta cenizas volantes y otros materiales a aproximadamente 5,432 grados Fahrenheit en un segundo. El proceso convierte los desechos en “especies REE activadas” altamente solubles.

Tour dijo que el tratamiento de las cenizas volantes mediante calentamiento instantáneo Joule “rompe el vidrio que recubre estos elementos y convierte los fosfatos REE en Óxidos metálicos que se disuelven mucho más fácilmente”. Los procesos industriales utilizan una concentración de 15 moles de ácido nítrico para extraer el materiales; el proceso Rice utiliza una concentración mucho más suave de ácido clorhídrico de 0,1 molar que aún produce más producto.

Los investigadores descubrieron que las cenizas volantes de carbón (CFA) de calentamiento instantáneo duplicaban con creces el rendimiento de la mayoría de los elementos de tierras raras utilizando un ácido muy suave que la lixiviación de CFA sin tratar en ácidos fuertes.

"La estrategia es general para diversos desechos", dijo Bing Deng, uno de los investigadores. "Demostramos que los rendimientos de recuperación de REE mejoraron a partir de cenizas volantes de carbón, residuos de bauxita y desechos electrónicos mediante el mismo proceso de activación".

Cuestiones ambientales

Deloitte Global predice que los teléfonos inteligentes, los dispositivos electrónicos de consumo más populares del mundo que se espera que tengan un base instalada de 4.500 millones en 2022, generará 146 millones de toneladas de CO2 o emisiones equivalentes este año solo.

"La rápida rotación de teléfonos nuevos cada año es un problema ya que consumimos tecnología a un ritmo acelerado, lo que también tiene impactos ambientales". Alejandro Gysi, dijo a Digital Trends en una entrevista un profesor del Departamento de Ciencias Ambientales y de la Tierra del Instituto de Minería y Tecnología de Nuevo México.

Si bien el reciclaje ayudaría a reducir las emisiones, la minería sigue siendo más barata y necesaria para satisfacer la creciente demanda de dispositivos tecnológicos, afirmó Gysi. Cada año, sus componentes se vuelven más pequeños y livianos, tienen una mayor duración de batería y se remezclan para aumentar la calidad de las pantallas, agregó.

“Nuestros teléfonos móviles están sobrecargados de REE y otros metales como el cobre y el oro; por lo tanto, sería beneficioso poder reutilizar algunas de las piezas para extraer REE, pero aún no hemos llegado a ese punto”.

Gysi dijo que extraer REE de depósitos minerales naturales puede ser difícil, porque estos diferentes REE se encuentran juntos en varios tipos de minerales. Para extraer los minerales se requiere separación mecánica o física, así como separación química.

"Este proceso también puede involucrar productos químicos que deben tratarse cuidadosamente mediante la recuperación de desechos mineros", dijo Gysi. “Con las regulaciones de minería y extracción en América del Norte, podría ser beneficioso hacerlo localmente y de manera responsable, pero probablemente será más costoso y necesita incentivos para hacerlo”.

El laboratorio de Gysi está trabajando en nuevas técnicas de extracción de REE. Los investigadores investigaron cómo los REE se separan químicamente en sistemas naturales en fluidos hidrotermales supercríticos en la corteza terrestre.

"Se trata esencialmente de soluciones de agua a alta temperatura y presión", dijo Gysi. “Estudiamos cómo diferentes ácidos/bases y ligandos como cloruro, fluoruro e hidroxilo pueden unirse a los REE, mejorar su solubilidad e incluso ayudar a fraccionarlos. Esto permitirá predecir la solubilidad y el comportamiento de fraccionamiento de estos metales y también podría usarse para desarrollar nuevas tecnologías”.

Nuevos métodos para encontrar minerales.

Las computadoras también podrían impulsar los esfuerzos para encontrar minerales raros. Los investigadores han propuesto un sistema de inteligencia artificial (IA) que podría estudiar una base de datos de minerales de tierras raras, reconocer patrones y luego permitirle detectar nuevas coincidencias potenciales.

Antes de la llegada de la IA o el aprendizaje automático (ML), el descubrimiento de nuevos materiales se basaba en prueba y error, científico de materiales Prashant Singh, del Laboratorio Ames de la Universidad Estatal de Iowa y autor del nuevo estudio, dijo a Digital Trends en una entrevista.

“El proceso para llevar un material recién descubierto del laboratorio al mercado puede llevar entre 20 y 30 años, pero la IA/ML puede acelerar significativamente este proceso simulando las propiedades del material en computadoras antes de poner un pie en un laboratorio”. Dijo Singh. "Esto hace que AI/ML sea útil para descubrir compuestos tecnológicamente útiles".

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