Cientistas mais perto de recuperar metais raros do lixo eletrónico

Um engenheiro químico desenvolveu nanotecnologia sustentável para recuperar metais seletivamente.

Os fabricantes contam com elementos raros no nosso planeta, como o neodímio, para criar ímãs fortes utilizados ​​em motores eletrónicos, incluindo carros híbridos, geradores de aeronaves, alto-falantes, discos rígidos e fones de ouvido. Mas os depósitos minerais que contêm neodímio são difíceis de alcançar e são encontrados em apenas alguns lugares da Terra.

Com a crescente necessidade de neodímio em várias indústrias, a atenção voltou-se para a reciclagem dos elementos encontrados em computadores antigos e placas de circuito impresso, também conhecidos como lixo eletrónico, para atender à procura. Mas separar os elementos valiosos de outros minerais e componentes encontrados no lixo eletrónico é um desafio.

Num artigo recente no Chemical Engineering Journal, Amir Sheikhi, professor assistente de engenharia química e engenharia biomédica da Penn State, detalha uma nova nanotecnologia para separar o neodímio utilizando celulose vegetal, encontrada no papel, algodão e celulose. Patrictia Wamea, ex-membro do laboratório de Sheikhi que se formou em maio com mestrado em ciências, foi co-autora do artigo e ganhou o prémio de melhor artigo anual do Departamento de Engenharia Química do estado da Pensilvânia no outono de 2021 pelas suas contribuições.

No processo, os nanocristais de celulose pilosa, nanopartículas derivadas de fibrilas de celulose, ligam-se seletivamente aos íons de neodímio, separando-os de outros íons, como ferro, cálcio e sódio, segundo Sheikhi. As nanopartículas são conhecidas como “peludas” devido às cadeias de celulose presas às suas duas extremidades, que desempenham funções químicas críticas.

Para fazer isso, os cientistas carregaram negativamente as camadas cabeludas das nanopartículas para atrair e ligar os íons de neodímio positivamente carregados, resultando na agregação de partículas em pedaços maiores que podem então ser efetivamente reciclados e reutilizados.

“O processo é eficaz em sua capacidade de remoção, seletividade e velocidade”, disse Sheikhi. “Ele pode separar o neodímio em segundos, removendo seletivamente o elemento de algumas das impurezas testadas.”

Os processos atuais de reciclagem de elementos raros são prejudiciais ao meio ambiente, de acordo com Sheikhi. Costumam usar condições altamente ácidas para extrair os elementos em reações químicas. O processo de Sheikhi é ecologicamente correto devido ao uso de celulose, que é um recurso renovável barato. O processo de mineração tradicional é perigoso e caro, com impactos ambientais prejudiciais da mineração a céu aberto.

“Utilizar a celulose como agente principal é uma solução sustentável, económica e limpa”, indicou Sheikhi. “Utilizando este processo, os Estados Unidos poderão competir com outros gigantes como a China para recuperar materiais escassos e produzi-los de forma independente.”

A China é o principal exportador de neodímio, de acordo com Sheikhi, exportando mais de 70% do fornecimento mundial do material.

Além do lixo eletrónico , elementos escassos como o neodímio podem ser extraídos de águas residuais industriais, caudas de mineração e ímans permanentes que não estão mais em utilização. No futuro, Sheikhi disse que espera que o processo de adsorção à base de celulose também possa ser aplicado a essas fontes.