La Universidad de Rice desarrolla calentamiento flash para la recuperación de tierras raras de desechos electrónicos
Investigadores de la Universidad de Rice han desarrollado una técnica de calentamiento Joule flash rápida que extrae eficientemente elementos de tierras raras de los desechos electrónicos. Este método calienta los materiales a temperaturas extremas en milisegundos, logrando altas tasas de recuperación sin químicos agresivos. La innovación aborda la necesidad crítica de obtener de manera sostenible estos minerales vitales utilizados en electrónicos y tecnologías verdes.
Los elementos de tierras raras (REEs, por sus siglas en inglés) son esenciales para las tecnologías modernas, incluyendo smartphones, vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable. Sin embargo, los métodos tradicionales de extracción de la minería son dañinos para el medio ambiente y políticamente sensibles, con gran parte del suministro concentrado en unos pocos países. Los desechos electrónicos, o e-waste, representan una fuente alternativa prometedora, pero recuperar REEs de ellos ha sido desafiante debido a las bajas concentraciones y composiciones complejas.
Un equipo liderado por el químico James Tour en la Universidad de Rice en Houston ha desarrollado una técnica innovadora utilizando calentamiento Joule flash. Como se describe en un estudio publicado en Advanced Materials, el proceso implica aplicar un pulso eléctrico de alto voltaje a desechos electrónicos triturados, calentándolos a más de 2.000 grados Celsius en menos de un segundo. Este calentamiento rápido, conocido como calentamiento Joule flash, vaporiza impurezas mientras concentra los REEs en una forma recuperable.
"Este método es un cambio de juego para el reciclaje", declaró Tour en el anuncio. "Recupera hasta el 90% de ciertos REEs, como neodimio y disprosio, en un solo paso, lo que lo hace mucho más eficiente que la fundición convencional o la lixiviación ácida."
La eficiencia de la técnica proviene de su uso de energía: consume significativamente menos potencia que los procesos tradicionales, que a menudo requieren temperaturas altas prolongadas y tratamientos químicos que generan subproductos tóxicos. En pruebas de laboratorio, el equipo de Rice procesó desechos electrónicos de discos duros y placas de circuito descartados, produciendo óxidos de REE puros listos para su reutilización en la fabricación.
El contexto de fondo resalta la urgencia de esta innovación. La generación global de desechos electrónicos alcanzó 62 millones de toneladas métricas en 2022, según estimaciones de la ONU, pero menos del 20% se recicla adecuadamente. Se proyecta que la demanda de REEs se cuadruplique para 2040 debido a la transición a la energía verde, exacerbando las escaseces de suministro. Al convertir los desechos en un recurso, el calentamiento Joule flash podría reducir la dependencia de la minería y disminuir los impactos ambientales.
Aunque el método muestra promesa para la escalabilidad —el equipo es relativamente simple y adaptable a entornos industriales—, persisten desafíos en la optimización para flujos diversos de desechos electrónicos. Los investigadores de Rice están colaborando con socios de la industria para probar operaciones a mayor escala.
Este desarrollo subraya el potencial de la ciencia de materiales avanzada en la resolución de problemas de sostenibilidad, ofreciendo un camino práctico hacia economías circulares en electrónicos.