Los elementos de tierras raras (REE) son fundamentales para la tecnología moderna y alimentan todo, desde turbinas eólicas y teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. A pesar de no ser realmente raros en la corteza terrestre, son notoriamente difíciles y costosos de extraer de manera eficiente. Ahora, un equipo de la Universidad Northeastern ha revelado un método innovador que podría cambiar drásticamente la economía de la recuperación de REE, aprovechando las enormes cantidades de desechos de la minería del carbón que ya están almacenados en todo el mundo.
El problema con la extracción actual
La extracción tradicional de REE se basa en la extracción de depósitos exclusivos, un proceso que es a la vez perjudicial para el medio ambiente y concentrado geográficamente (a menudo en regiones políticamente sensibles). Los intentos existentes de extraer REE de los relaves de carbón (lodo de roca y agua que queda de la minería del carbón) se han visto obstaculizados por la baja eficiencia. Los REE están encerrados dentro de minerales arcillosos resistentes, lo que hace que la separación sea extremadamente difícil. Esta ineficiencia es un cuello de botella crítico: la demanda de REE está aumentando debido a la transición energética y la fabricación de alta tecnología, pero las cadenas de suministro siguen siendo frágiles.
Cómo funciona el nuevo proceso
El equipo de la Universidad Northeastern ha desarrollado un proceso de dos pasos que mejora drásticamente los rendimientos de extracción. Primero, los relaves de carbón se “cocinan” en una solución alcalina mientras se calientan con microondas. Esto cambia la estructura de los minerales que recubren los REE, haciéndolos más porosos. En segundo lugar, un tratamiento con ácido nítrico separa los REE de la roca restante.
Según los investigadores, la clave es el tratamiento previo alcalino antes de la digestión ácida. “Los resultados muestran que el pretratamiento alcalino de los relaves de carbón antes de la digestión ácida influye significativamente en la eficiencia de la extracción de REE, con una extracción mínima en la solución alcalina”, escriben. Esta combinación desbloquea un aumento 3 veces mayor en la eficiencia en comparación con los métodos existentes.
Por qué esto es importante: escala y sostenibilidad
El impacto potencial es enorme. Las estimaciones sugieren que se podrían extraer más de 600 kilotones de REE de cada 1.500 millones de toneladas de relaves de carbón, y solo Estados Unidos posee alrededor de 2.000 millones de toneladas de estos residuos en Pensilvania. No se trata sólo de eficiencia; se trata de convertir un pasivo (montones de desechos tóxicos) en un activo (materiales críticos).
El proceso apunta específicamente al neodimio, un elemento clave en los imanes de alta resistencia utilizados en automóviles eléctricos, turbinas eólicas y discos duros. Ampliar esto reduciría la dependencia de la minería tradicional, mejoraría la resiliencia de la cadena de suministro y potencialmente reduciría el costo de las tecnologías verdes.
Desafíos restantes
Si bien es prometedora, su implementación generalizada enfrenta obstáculos. El proceso de extracción sigue siendo costoso y requiere un refinamiento basado en la composición mineral de depósitos de relaves de carbón específicos. Además, los relaves de carbón contienen otros elementos valiosos, como el magnesio, que idealmente se extraerían simultáneamente para maximizar la viabilidad económica. Estas complejidades significan que la implementación a escala industrial requerirá tiempo y más investigación.
Sin embargo, el avance representa un importante paso adelante para desbloquear un vasto recurso subutilizado. La demanda de REE no hará más que aumentar, y este nuevo enfoque proporciona “nuevos conocimientos sobre los mecanismos de liberación de REE y el potencial para optimizar el pretratamiento alcalino de los residuos de carbón para una extracción eficiente de REE”.
