Pesquisadores da Universidade Rice desenvolveram um processo para extrair elementos de terras raras de ímãs descartados usando menos energia e menos produtos químicos do que métodos tradicionais. A técnica, publicada nos Proceedings of the National Academy of Sciences, aquece materiais de resíduos rapidamente com eletricidade e emprega gás de cloro para separar elementos valiosos. Essa abordagem pode ajudar a atender à crescente demanda por esses materiais críticos explorando resíduos eletrônicos.
Elementos de terras raras (REEs) são essenciais para eletrônicos como telefones e laptops, mas recuperá-los de resíduos eletrônicos tem sido desafiador. Uma equipe liderada por James Tour, professor de ciência de materiais e nanoengenharia na Universidade Rice, concebeu um método que aborda isso ao mirar ímãs de resíduos, como os de tipos neodímio-ferro-boro e samário-cobalto.
O processo se baseia no aquecimento joule flash, descoberto pelo grupo de Tour em 2018 para converter fontes de carbono em grafeno. Em 2023, eles o refinaram com gás de cloro. Ímãs moídos, primeiro aquecidos a 800°C para desmagnetizá-los e amolecê-los, são colocados em uma plataforma de carbono dentro de uma câmara de vidro. Uma corrente elétrica aquece o material rapidamente a milhares de graus Celsius em segundos. O gás de cloro então reage com componentes não REE como ferro, formando cloretos com pontos de ebulição baixos—cloreto de ferro vaporiza a 315°C, em comparação com 3.000°C do ferro—permitindo que se depositem nas paredes da câmara. Os REEs permanecem como óxidos ou oxicloretos na plataforma, rendendo mais de 90% de pureza e recuperando mais de 90% dos elementos. O resíduo pode ser remagnetizado por exposição a um ímã.
Tour enfatizou o potencial para os EUA: “O país está correndo para tentar ver como podemos obter esses [REEs],” disse ele. “E, em nosso argumento, está tudo em nossos resíduos… Temos isso bem aqui, basta retirá-lo diretamente dos resíduos.” Comparado à extração hidrometalúrgica, que Tour chama de “um processo bagunçado, bagunçado” devido ao seu uso pesado de ácidos e solventes, esse método reduz o uso de energia em 87%, emissões de gases de efeito estufa em 84% e custos operacionais em 54%. Com 66,2 milhões de toneladas de resíduos eletrônicos produzidos globalmente em 2022—onde as concentrações de REE excedem minérios naturais—e o impacto ambiental da mineração, Tour acrescentou: “Você pode muito bem obtê-lo dos resíduos.” A técnica pode se estender a outras formas de resíduos eletrônicos.