Os elementos de terras raras (REEs) são fundamentais para a tecnologia moderna – alimentando tudo, desde turbinas eólicas e smartphones até veículos elétricos. Apesar de não serem verdadeiramente raros na crosta terrestre, são notoriamente difíceis e dispendiosos de extrair de forma eficiente. Agora, uma equipa da Northeastern University revelou um método inovador que poderá mudar drasticamente a economia da recuperação de REE, aproveitando as enormes quantidades de resíduos de mineração de carvão já armazenadas em todo o mundo.
O problema com a extração atual
A extracção tradicional de REE depende de depósitos dedicados à mineração, um processo que é simultaneamente perturbador do ponto de vista ambiental e geograficamente concentrado (muitas vezes em regiões politicamente sensíveis). As tentativas existentes de extrair REE dos rejeitos de carvão – a lama de rocha e água que sobra da mineração de carvão – têm sido dificultadas pela baixa eficiência. Os REEs estão presos dentro de minerais argilosos teimosos, tornando a separação extremamente desafiadora. Esta ineficiência é um estrangulamento crítico: a procura de REE está a aumentar devido à transição energética e à produção de alta tecnologia, mas as cadeias de abastecimento continuam frágeis.
Como funciona o novo processo
A equipe da Northeastern University desenvolveu um processo de duas etapas que melhora drasticamente o rendimento da extração. Primeiro, os rejeitos de carvão são “cozidos” em uma solução alcalina enquanto são aquecidos com microondas. Isto altera a estrutura dos minerais que envolvem os REEs, tornando-os mais porosos. Em segundo lugar, um tratamento com ácido nítrico separa os REEs da rocha restante.
Segundo os pesquisadores, o pré-tratamento alcalino antes da digestão ácida é a chave. “Os resultados mostram que o pré-tratamento alcalino de rejeitos de carvão antes da digestão ácida influencia significativamente a eficiência da extração de REE, com extração mínima na solução alcalina”, escrevem. Esta combinação permite um aumento de 3x na eficiência em comparação com os métodos existentes.
Por que isso é importante: escala e sustentabilidade
O impacto potencial é enorme. As estimativas sugerem que mais de 600 quilotons de REE poderiam ser extraídos de cada 1,5 mil milhões de toneladas de resíduos de carvão – e só os EUA detêm cerca de 2 mil milhões de toneladas destes resíduos na Pensilvânia. Não se trata apenas de eficiência; trata-se de converter um passivo (pilhas de resíduos tóxicos) em um ativo (materiais críticos).
O processo visa especificamente o neodímio, um elemento-chave em ímãs de alta resistência usados em carros elétricos, turbinas eólicas e discos rígidos. A ampliação desta medida reduziria a dependência da mineração tradicional, melhoraria a resiliência da cadeia de abastecimento e reduziria potencialmente o custo das tecnologias verdes.
Desafios Restantes
Embora promissora, a implementação generalizada enfrenta obstáculos. O processo de extração ainda é caro e requer refino com base na composição mineral de depósitos específicos de rejeitos de carvão. Além disso, os resíduos de carvão contêm outros elementos valiosos, como o magnésio, que idealmente seriam extraídos simultaneamente para maximizar a viabilidade económica. Essas complexidades significam que a implantação em escala industrial exigirá tempo e mais pesquisas.
No entanto, o avanço representa um avanço significativo no desbloqueio de um recurso vasto e subutilizado. A procura de REE só vai aumentar, e esta nova abordagem fornece “novas perspectivas sobre os mecanismos de libertação de REE e o potencial para optimizar o pré-tratamento alcalino de resíduos de carvão para uma extracção eficiente de REE”.
