Encontrar e extrair minerais de terras raras em quantidade suficiente para alimentar o crescente número de telemóveis é um desafio difícil que pode causar estragos no ambiente – mas novas técnicas podem ajudar.
Conteúdo
- Minerais que mantêm seu telefone funcionando
- Problemas ambientais
- Novos métodos para encontrar minerais
Os investigadores dizem que removeram elementos valiosos de terras raras (REE) dos resíduos com rendimentos suficientemente elevados para resolver problemas para os fabricantes e, ao mesmo tempo, aumentar os seus lucros. Os cientistas disseram em um artigo recente que seu processo é mais gentil com o meio ambiente porque usa menos energia do que outros métodos e transforma o fluxo de ácido frequentemente usado para recuperar os elementos em um gotejamento.
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"A Smartphone pode conter até oito REEs diferentes”, disse o químico da Rice University. Passeio de James, autor do estudo, disse à Digital Trends em entrevista. “As cores vermelha, azul e verde da tela são aprimoradas pelos REEs, assim como o mecanismo vibratório e os alto-falantes.”
Minerais que mantêm seu telefone funcionando
O laboratório de Tour usou um processo de aquecimento especial que produz grafeno a partir de qualquer fonte sólida de carbono para recuperar metais de terras raras. O minerais têm propriedades magnéticas e eletrônicas essenciais para a eletrônica moderna e as tecnologias verdes.
Embora a extração industrial de cinzas volantes de carvão, resíduos de bauxita e resíduos eletrônicos geralmente envolva ácidos fortes – um processo demorado e não ecológico - o laboratório Rice aquece cinzas volantes e outros materiais a cerca de 5.432 graus Fahrenheit em um segundo. O processo transforma os resíduos em “espécies REE ativadas” altamente solúveis.
Tour disse que o tratamento de cinzas volantes por aquecimento flash Joule “quebra o vidro que envolve esses elementos e converte fosfatos REE em óxidos metálicos que se dissolvem com muito mais facilidade.” Os processos industriais utilizam uma concentração de 15 molares de ácido nítrico para extrair o materiais; o processo do arroz usa uma concentração de ácido clorídrico de 0,1 molar muito mais suave, que ainda rende mais produto.
Os pesquisadores descobriram que o aquecimento instantâneo das cinzas volantes de carvão (CFA) mais que dobrou o rendimento da maioria dos elementos de terras raras usando ácido muito suave do que a lixiviação de CFA não tratado em ácidos fortes.
“A estratégia é geral para vários resíduos”, disse Bing Deng, um dos pesquisadores. “Provamos que os rendimentos de recuperação de REE foram melhorados a partir de cinzas volantes de carvão, resíduos de bauxita e resíduos eletrônicos pelo mesmo processo de ativação.”
Problemas ambientais
Deloitte Global prevê que os smartphones – os dispositivos eletrônicos de consumo mais populares do mundo, que deverão ter um base instalada de 4,5 bilhões em 2022 – gerará 146 milhões de toneladas de CO2 ou emissões equivalentes neste ano sozinho.
“A rápida rotatividade de novos telefones a cada ano é um problema, pois consumimos tecnologia em ritmo acelerado, o que também tem impactos ambientais”, Alexandre Gysi, professor do Departamento de Ciências da Terra e Ambientais do Instituto de Mineração e Tecnologia do Novo México, disse à Digital Trends em uma entrevista.
Embora a reciclagem ajudasse a reduzir as emissões, a mineração ainda é mais barata e necessária para acompanhar a crescente procura de dispositivos tecnológicos, disse Gysi. A cada ano, seus componentes ficam menores e mais leves, têm bateria com maior duração e são remixados para aumentar a qualidade das telas, acrescentou.
“Nossos celulares são sobrecarregados com REE e outros metais como cobre e ouro; portanto, ser capaz de reutilizar algumas das partes para extrair REE seria benéfico, mas ainda não chegamos lá.”
Gysi disse que extrair REE de depósitos minerais naturais pode ser difícil, porque esses diferentes REE ocorrem juntos em vários tipos de minerais. Extrair os minerais requer separação mecânica ou física, bem como separação química.
“Este processo também pode envolver produtos químicos que precisam ser tratados cuidadosamente através da recuperação de resíduos de minas”, disse Gysi. “Com as regulamentações de mineração e extração na América do Norte, poderia ser benéfico fazê-lo localmente e de forma responsável, mas é provável que seja mais caro e precisa de incentivos para fazê-lo.”
O laboratório de Gysi está trabalhando em novas técnicas de extração de REE. Os pesquisadores investigaram como os REEs são separados quimicamente em sistemas naturais em fluidos hidrotermais supercríticos na crosta terrestre.
“Estas são essencialmente soluções de água de alta temperatura e pressão”, disse Gysi. “Estudamos como diferentes ácidos/bases e ligantes como cloreto, flúor e hidroxila podem se ligar ao REE, aumentar sua solubilidade e até mesmo ajudar a fracioná-los. Isso permitirá prever a solubilidade e o comportamento de fracionamento desses metais e também poderá ser potencialmente usado para desenvolver novas tecnologias.”
Novos métodos para encontrar minerais
Os computadores também podem aumentar os esforços para encontrar minerais raros. Os investigadores propuseram um sistema de inteligência artificial (IA) que poderia estudar uma base de dados de minerais de terras raras, reconhecer padrões e, em seguida, permitir-lhe detectar novas combinações potenciais.
Antes do advento da IA ou do aprendizado de máquina (ML), a descoberta de novos materiais era baseada em tentativa e erro, diz cientista de materiais Prashant Singh, do Laboratório Ames da Universidade Estadual de Iowa e autor do novo estudo, disse à Digital Trends em entrevista.
“O processo para levar um material recém-descoberto do laboratório ao mercado pode levar de 20 a 30 anos, mas a IA/ML pode acelerar significativamente esse processo, simulando propriedades de materiais em computadores antes de colocar os pés em um laboratório”, Singh disse. “Isso torna a IA/ML útil para descobrir compostos tecnologicamente úteis.”
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