El futuro de la minería sostenible de tierras raras
fuente:AZO Mining¿Qué son los elementos de tierras raras y dónde se encuentran?Los elementos de tierras raras (REE) comprenden 17 elementos metálicos, compuestos por 15 lantánidos en la tabla periódica:LantanoCerioPraseodimioNeodimioPrometeoSamarioEuropioGadolinioTerbioDisprosioHolmioErbioTulioIterbioUtecioEscandioItrioLa mayoría de ellos no son tan raros como sugiere el nombre del grupo, pero recibieron ese nombre en los siglos XVIII y XIX, en comparación con otros elementos "terrestres" más comunes, como la cal y la magnesia.El cerio es el elemento químico de tierras raras más común y más abundante que el cobre o el plomo.Sin embargo, en términos geológicos, las tierras rara vez se encuentran en depósitos concentrados, ya que las capas de carbón, por ejemplo, hacen que sea económicamente difícil extraerlas.En cambio, se encuentran en cuatro tipos principales de rocas poco comunes: carbonatitas, que son rocas ígneas inusuales derivadas de magmas ricos en carbonato, entornos ígneos alcalinos, depósitos de arcilla de absorción de iones y depósitos de placeres portadores de xenotima-monacita.China extrae el 95% de tierras raras para satisfacer la demanda de estilos de vida de alta tecnología y energía renovable.Desde finales de la década de 1990, China ha dominado la producción de tierras raras, utilizando sus propios depósitos de arcilla con absorción de iones, conocidos como "arcillas del sur de China".Para China es económico hacerlo porque es fácil extraer tierras raras de los depósitos de arcilla utilizando ácidos débiles.Los elementos de tierras raras se utilizan en todo tipo de equipos de alta tecnología, incluidos ordenadores, reproductores de DVD, teléfonos móviles, iluminación, fibra óptica, cámaras y altavoces, e incluso equipos militares, como motores a reacción, sistemas de guía de misiles, satélites y defensa antimisiles.Un objetivo del Acuerdo Climático de París de 2015 es limitar el calentamiento global a menos de 2 °C, preferiblemente 1,5 °C, con respecto a los niveles preindustriales. Esto ha incrementado la demanda de energías renovables y vehículos eléctricos, que también requieren tierras raras para su funcionamiento.En 2010, China anunció que reduciría sus exportaciones de tierras raras para satisfacer su propio aumento de la demanda, pero también para mantener su posición dominante en el suministro de equipos de alta tecnología al resto del mundo.China también está en una posición económica fuerte para controlar el suministro de tierras raras necesarias para energías renovables como paneles solares, turbinas eólicas y maremotriz, así como vehículos eléctricos.Proyecto de captura de elementos de tierras raras mediante fertilizantes de fosfoyesoEl fosfoyeso es un subproducto de los fertilizantes y contiene elementos radiactivos naturales como el uranio y el torio. Por ello, se almacena indefinidamente, con el consiguiente riesgo de contaminación del suelo, el aire y el agua.Por lo tanto, los investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han ideado un enfoque de múltiples etapas utilizando péptidos diseñados, cadenas cortas de aminoácidos que pueden identificar y separar con precisión las tierras raras (REE) utilizando una membrana especialmente desarrollada.Como los métodos de separación tradicionales son insuficientes, el proyecto pretende idear nuevas técnicas, materiales y procesos de separación.El diseño está dirigido por modelado computacional, desarrollado por Rachel Getman, investigadora principal y profesora asociada de ingeniería química y biomolecular en Clemson, con los investigadores Christine Duval y Julie Renner, quienes desarrollan las moléculas que se unirán a tierras raras específicas.Greenlee estudiará su comportamiento en el agua y evaluará el impacto medioambiental y los diferentes potenciales económicos en situaciones variables de diseño y funcionamiento.La profesora de ingeniería química Lauren Greenlee afirma que: “hoy en día, se estima que 200.000 toneladas de elementos de tierras raras están atrapadas en desechos de yeso fosforado sin procesar solo en Florida”.El equipo identifica que la recuperación tradicional está asociada a barreras ambientales y económicas, por lo que actualmente se recuperan a partir de materiales compuestos, que requieren la quema de combustibles fósiles y requieren mucha mano de obra.El nuevo proyecto se centrará en recuperarlos de forma sostenible y podrá implantarse a mayor escala para obtener beneficios ambientales y económicos.Si el proyecto tiene éxito, también podría reducir la dependencia de Estados Unidos de China para el suministro de elementos de tierras raras.Financiación de proyectos de la Fundación Nacional de CienciasEl proyecto REE de Penn State está financiado por una subvención de cuatro años de $571,658, por un total de $1,7 millones, y es una colaboración con la Universidad Case Western Reserve y la Universidad de Clemson.Métodos alternativos para recuperar elementos de tierras rarasLa recuperación de RRE generalmente se lleva a cabo mediante operaciones de pequeña escala, comúnmente mediante lixiviación y extracción por solventes.Aunque es un proceso simple, la lixiviación requiere una gran cantidad de reactivos químicos peligrosos, por lo que no es deseable comercialmente.La extracción con solventes es una técnica efectiva pero no es muy eficiente porque requiere mucho trabajo y consume mucho tiempo.Otra forma común de recuperar tierras raras es a través de la agrominería, también conocida como e-minería, que implica el transporte de desechos electrónicos, como computadoras, teléfonos y televisores viejos, de varios países a China para la extracción de tierras raras.Según el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, en 2019 se generaron más de 53 millones de toneladas de desechos electrónicos, de los cuales alrededor de 57 mil millones eran materias primas que contenían tierras raras y metales.Aunque a menudo se promociona como un método sostenible de reciclaje de materiales, no está exento de sus propios problemas que aún deben superarse.La agrominería requiere mucho espacio de almacenamiento, plantas de reciclaje, vertederos de residuos después de la recuperación de tierras raras e implica costos de transporte, que requieren la quema de combustibles fósiles.El Proyecto de la Universidad Estatal de Pensilvania tiene el potencial de superar algunos de los problemas asociados con los métodos tradicionales de recuperación de tierras raras si puede satisfacer sus propios objetivos ambientales y económicos.Hora de publicación: 04-jul-2022
