Universidade Rice desenvolve aquecimento flash para recuperação de terras raras de lixo eletrônico
Pesquisadores da Universidade Rice pioneiraram uma técnica de aquecimento Joule flash rápida que extrai eficientemente elementos de terras raras de resíduos eletrônicos. Este método aquece materiais a temperaturas extremas em milissegundos, alcançando altas taxas de recuperação sem produtos químicos agressivos. A inovação aborda a necessidade crítica de fontes sustentáveis desses minerais vitais usados em eletrônicos e tecnologias verdes.
Elementos de terras raras (REEs) são essenciais para tecnologias modernas, incluindo smartphones, veículos elétricos e sistemas de energia renovável. No entanto, métodos tradicionais de extração da mineração são danosos ao meio ambiente e sensíveis geopoliticamente, com grande parte do suprimento concentrado em poucos países. Resíduos eletrônicos, ou e-waste, representam uma fonte alternativa promissora, mas recuperar REEs deles tem sido desafiador devido a baixas concentrações e composições complexas.
Uma equipe liderada pelo químico James Tour na Universidade Rice em Houston desenvolveu uma técnica inovadora usando aquecimento Joule flash. Como descrito em um estudo publicado em Advanced Materials, o processo envolve aplicar um pulso elétrico de alta voltagem a e-waste triturado, aquecendo-o a mais de 2.000 graus Celsius em menos de um segundo. Esse aquecimento rápido, conhecido como aquecimento Joule flash, vaporiza impurezas enquanto concentra REEs em uma forma recuperável.
"Este método é um divisor de águas para o reciclagem," afirmou Tour no anúncio. "Ele recupera até 90% de certos REEs, como neodímio e disprósio, em um único passo, tornando-o muito mais eficiente do que a fundição convencional ou lixiviação ácida."
A eficiência da técnica decorre de seu uso de energia: consome significativamente menos energia do que processos tradicionais, que frequentemente exigem temperaturas altas prolongadas e tratamentos químicos que geram subprodutos tóxicos. Em testes de laboratório, a equipe da Rice processou e-waste de discos rígidos e placas de circuito descartados, produzindo óxidos de REE puros prontos para reutilização na manufatura.
O contexto de fundo destaca a urgência dessa inovação. A geração global de e-waste atingiu 62 milhões de toneladas métricas em 2022, de acordo com estimativas da ONU, mas menos de 20% é reciclado adequadamente. A demanda por REEs deve quadruplicar até 2040 devido à transição para energia verde, agravando a escassez de suprimentos. Ao transformar resíduos em recurso, o aquecimento Joule flash pode reduzir a dependência da mineração e cortar impactos ambientais.
Embora o método mostre promessa para escalabilidade — o equipamento é relativamente simples e adaptável a configurações industriais —, desafios permanecem na otimização para fluxos diversos de e-waste. Os pesquisadores da Rice estão colaborando com parceiros da indústria para pilotar operações em maior escala.
Esse desenvolvimento sublinha o potencial da ciência de materiais avançados em lidar com questões de sustentabilidade, oferecendo um caminho prático para economias circulares em eletrônicos.