Investigadores de la Universidad de Rice han desarrollado un proceso para extraer elementos de tierras raras de imanes descartados utilizando menos energía y menos productos químicos que los métodos tradicionales. La técnica, publicada en los Proceedings of the National Academy of Sciences, calienta rápidamente los materiales de desecho con electricidad y emplea gas de cloro para separar elementos valiosos. Este enfoque podría ayudar a satisfacer la creciente demanda de estos materiales críticos aprovechando los desechos electrónicos.
Los elementos de tierras raras (REEs, por sus siglas en inglés) son esenciales para la electrónica como teléfonos y portátiles, pero recuperarlos de los desechos electrónicos ha sido un desafío. Un equipo liderado por James Tour, profesor de ciencia de materiales e ingeniería nano en la Universidad de Rice, ha ideado un método que aborda esto al dirigirse a imanes de desecho, como los de tipos neodimio-hierro-boro y samario-cobalto.
El proceso se basa en el calentamiento por joule flash, descubierto por el grupo de Tour en 2018 para convertir fuentes de carbono en grafeno. En 2023, lo refinaron con gas de cloro. Los imanes triturados, primero calentados a 800°C para desmagnetizarlos y ablandarlos, se colocan en una plataforma de carbono dentro de una cámara de vidrio. Una corriente eléctrica calienta rápidamente el material a miles de grados Celsius en segundos. El gas de cloro reacciona entonces con componentes no REE como el hierro, formando cloruros con puntos de ebullición bajos —el cloruro de hierro se vaporiza a 315°C, en comparación con los 3.000°C del hierro— permitiendo que se depositen en las paredes de la cámara. Los REEs permanecen como óxidos u oxicloruros en la plataforma, produciendo más del 90% de pureza y recuperando más del 90% de los elementos. El residuo puede remagnetizarse exponiéndolo a un imán.
Tour enfatizó el potencial para EE.UU.: “El país está apresurándose para ver cómo podemos obtener estos [REEs]”, dijo. “Y, en nuestro argumento, todo está en nuestros desechos… Lo tenemos aquí mismo, solo sáquelo directamente de los desechos.” Comparado con la extracción hidrometalúrgica, que Tour llama “un proceso desordenado, desordenado” debido a su uso intensivo de ácidos y solventes, este método reduce el uso de energía en un 87%, las emisiones de gases de efecto invernadero en un 84% y los costos operativos en un 54%. Con 66,2 millones de toneladas de desechos electrónicos producidos globalmente en 2022 —donde las concentraciones de REE superan a las de los minerales naturales— y el impacto ambiental de la minería, Tour añadió: “Bien podrías obtenerlo de los desechos.” La técnica podría extenderse a otras formas de desechos electrónicos.