Investigadores del Laboratorio Nacional de Idaho (EE.UU.) han tomado una tecnología de tratamiento de aguas y la han adaptado para separar selectivamente elementos de tierras raras y metales de transición.

Este proceso químico, descrito recientemente en un artículo de Nature Communications, reduce tanto el consumo de energía como el de productos relacionados con la recuperación de elementos de tierras raras.

El nuevo método implica el uso de éter dimetílico, un compuesto gaseoso que sirvió como uno de los primeros refrigerantes comerciales. El compuesto impulsa la cristalización fraccionada -un proceso que divide las sustancias químicas en función de su solubilidad- para separar los elementos de las tierras raras y los metales de transición de los residuos de los imanes.

“Este proceso comienza con un imán que ya no es útil, que se corta y se muele en virutas”, dijo Caleb Stetson, el líder experimental del proyecto, en una declaración a los medios. “Las virutas de imán se introducen entonces en una solución con lixiviantes, un líquido utilizado para extraer selectivamente los metales del material. Una vez que los metales deseados son lixiviados del material al líquido, podemos aplicar un proceso de tratamiento.”

El proceso impulsado por el éter dimetílico utiliza mucha menos energía y presión que los métodos tradicionales, que suelen realizarse a temperaturas muy elevadas. La cristalización fraccionada, en cambio, puede llevarse a cabo a temperatura ambiente y sólo requiere presiones ligeramente elevadas, de unas cinco atmósferas. En comparación, la presión de una lata de refresco de 12 onzas sin abrir es de 3,5 atmósferas. Estas menores necesidades de energía y presión también ahorran dinero.

Pocos residuos

Según los científicos que participan en el proyecto, las tecnologías de la competencia también utilizan reactivos químicos añadidos para impulsar la precipitación y otras separaciones, que inevitablemente se convierten en productos de desecho adicionales con consecuencias financieras y medioambientales. Este no es el caso de la cristalización fraccionada basada en el éter dimetílico.

En su artículo, los investigadores señalan que seleccionaron el éter dimetílico por su facilidad de recuperación, superando una deficiencia de los intentos anteriores de utilizar disolventes para impulsar las separaciones de materiales críticos. Al bajar la presión y volver a comprimir el gas al final del experimento, el equipo puede recuperar el disolvente y reutilizarlo en futuros ciclos.

El proceso tiene también otras ventajas. “Puede ser difícil ajustar las temperaturas para la cristalización por evaporación, pero este proceso de cristalización fraccionada elimina todos esos desafíos”, dijo Stetson. “Para que el proceso separe fracciones distintas de una solución con metales, sólo tenemos que ajustar la temperatura en 10 grados”.

Al desarrollar este proceso basado en disolventes para la recuperación de metales sin residuos, el equipo trabajó estrechamente con algunos de los procesos electroquímicos de recuperación de metales de tierras raras que ya están en marcha en el laboratorio. Esto incluye el esfuerzo de E-RECOV, que utiliza una célula electroquímica para recuperar eficazmente los metales de los aparatos electrónicos desechados.

En opinión de los científicos, se espera que la reducción de la intensidad energética y el perfil de residuos de la recuperación de materiales críticos no sólo tenga beneficios medioambientales, sino que también inspire a los países desarrollados a llevar a cabo estos procesos localmente en lugar de en el extranjero.