Los investigadores han examinado un método para extraer elementos de tierras raras de los desechos mineros que podría proporcionar al mundo un suministro confiable de los valiosos materiales.
La investigación, dirigida por el Laboratorio Nacional de Idaho y la Universidad de Rutgers con el apoyo del Instituto de Materiales Críticos, está en línea y en un próximo número de la Revista de termodinámica química .
Los elementos de tierras raras REE, una clase de elementos metálicos que incluyen neodimio y disprosio, son necesarios para la fabricación de muchos dispositivos de alta tecnología, incluidos teléfonos celulares, computadoras y turbinas eólicas.
Los REE son difíciles de obtener, y los Estados Unidos actualmente no producen un suministro interno. Esta escasez deja a los fabricantes vulnerables a las interrupciones del suministro.
Pero existen grandes cantidades de REE en fosfogypsum PG, un producto de desecho de la producción de ácido fosfórico a partir de roca de fosfato. Estados Unidos extrajo aproximadamente 28 millones de toneladas de roca de fosfato en 2017. El ácido fosfórico se utiliza en la producción de fertilizantes y otros productos..
Los investigadores estiman que más de mil millones de toneladas de desechos PG se acumulan en pilas en sitios de almacenamiento en todo el país, particularmente en Idaho y Florida. En todo el mundo, alrededor de 100,000 toneladas de elementos de tierras raras por año terminan en desechos PG. Eso es casitanto como las casi 126,000 toneladas de óxidos de tierras raras producidas en todo el mundo cada año.
Para probar si los elementos de tierras raras se pueden obtener de PG, los investigadores doparon el fosfoyeso sintético con seis elementos de tierras raras: itrio, cerio, neodimio, samario, europio e iterbio. Luego estudiaron varias soluciones que podrían usarse para extraerlos elementos.
Una solución en particular, una mezcla de químicos producidos por la bacteria Gluconobacter oxydans, fue especialmente intrigante para la recuperación de REE. Gluconobacter es una bacteria común que se encuentra fácilmente en el ambiente, incluso en la fruta podrida.
Gluconobacter produce ácidos orgánicos como el ácido glucónico que disuelve los REE del material circundante y los lleva a la solución en un proceso llamado "biolixiviación". Los REE podrían precipitarse de la solución y purificarse para uso industrial.
Los investigadores de INL utilizaron previamente Gluconobacter para recuperar REE del catalizador de craqueo catalítico fluidizado gastado, un tipo de material utilizado en el refinado de petróleo y otras fuentes de REE.
En el estudio reciente, la mezcla de químicos producidos por Gluconobacter superó a otros ácidos como el ácido fosfórico y el ácido glucónico solo. El ácido sulfúrico funcionó mejor que los químicos estudiados.
La gran diferencia entre este estudio y la investigación pasada del equipo sobre el uso de Gluconobacter para recuperar REEs de productos al final de la vida útil o desechos industriales es que PG es lo suficientemente abundante como para aliviar la escasez de suministro de REE en el mundo, dijeron los investigadores de INL Yoshiko Fujita y DavidReed, ambos científicos del Departamento de Procesamiento Químico y Biológico de INL.
Estudios anteriores han demostrado que el uso de Gluconobacter para la biolixiviación puede ser económicamente viable y causar menos impactos en el medio ambiente, especialmente en comparación con el ácido sulfúrico. Los métodos convencionales para extraer elementos de tierras raras de los minerales generan millones de toneladas de contaminantes tóxicos y ácidos.
"Con la biolixiviación, estamos usando un ácido orgánico que es menos dañino para el medio ambiente", dijo Fujita.
Existen dos desafíos principales con el uso de PG como fuente de REE. Primero, PG es a menudo levemente radiactivo. "Normalmente hay uranio y torio en estos depósitos de fosfato", dijo Fujita. "Pero hay algunos depósitos que son bajos en estoselementos."
Segundo, PG se clasifica como material de desecho, lo que puede hacer que las agencias reguladoras restrinjan el acceso a las pilas de PG.
Aún así, el interés en aprovechar esta fuente potencialmente grande de REE es alto. Las compañías mineras ya han comenzado a investigar sobre el proceso. A continuación, los investigadores esperan probar el bioácido en PG industrial y otros desechos que se generan durante la producción de ácido fosfórico ytambién contienen elementos de tierras raras.
"Creo que hay una reserva tan grande allí", dijo Reed. "En algún momento, el empuje viene a empujar y tendremos que ver a PG como un recurso viable. Si algo le sucede al flujo de material REE, estas fuentes de PG son significativas "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Idaho . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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