Extração e reciclagem de terras raras

Descrição

Os elementos de terras raras (REEs) compreendem 17 elementos metálicos quimicamente semelhantes, essenciais para a tecnologia avançada, incluindo eletrônica, energia renovável e aplicações militares. Suas propriedades magnéticas, luminescentes e eletroquímicas exclusivas os tornam insubstituíveis na indústria moderna. No entanto, a extração desses metais e sua reciclagem dos produtos tornaram-se desafios significativos devido a preocupações ambientais e à escassez de recursos.

Métodos de extração e desafios

O método primário de extração de terras raras envolve a mineração de minério contendo REEs, geralmente bastnäsita, monazita e xenotime. Os minérios extraídos são submetidos a processos de beneficiamento, como esmagamento, moagem, flotação e separação por gravidade para concentrar o conteúdo de terras raras. Os minérios concentrados são então tratados quimicamente, geralmente por lixiviação ácida ou alcalina. Esses processos geram muita poluição ambiental, especialmente resíduos radioativos e tóxicos. Por exemplo, existem impurezas de tório e urânio nos minérios de terras raras, que são responsáveis por riscos ambientais e à saúde humana.

Outro método de extração amplamente praticado é a extração por solvente e por troca iônica. A troca iônica separa eficientemente os REEs com resinas que retêm seletivamente alguns íons de terras raras. A extração por solvente, com soluções alcalinas ou ácidas e solventes orgânicos, separa elementos individuais de terras raras por meio de lavagem repetitiva. Por mais eficiente que seja, a extração por solvente consome muita energia e gera resíduos tóxicos de solventes, cujo descarte precisa de um gerenciamento de resíduos adequado.

Práticas e inovações de reciclagem

Com as dificuldades ambientais e econômicas da mineração de terras raras, a reciclagem de REEs do lixo eletrônico agora é essencial. A reciclagem oferece uma solução mais sustentável ao diminuir a dependência da mineração, reduzir seu impacto no meio ambiente e reduzir os riscos da cadeia de suprimentos.

As técnicas de reciclagem atuais incluem técnicas de reciclagem hidrometalúrgica, pirometalúrgica e bio-hidrometalúrgica. Os processos que pertencem à reciclagem hidrometalúrgica incluem lixiviação química e extração por solvente, que é amplamente utilizada para reciclar ímãs de terras raras usados em discos rígidos de computadores, veículos elétricos e turbinas eólicas. A reciclagem pirometalúrgica concentra-se em operações de fundição em alta temperatura para a recuperação de metais, com a limitação do consumo excessivo de energia e da formação de gases nocivos.

Um avanço promissor é a bio-hidrometalurgia, que utiliza microrganismos, como bactérias e fungos, para lixiviar metais do lixo eletrônico em condições brandas. Essa técnica reduz significativamente os requisitos de energia, gera o mínimo de subprodutos nocivos e é ecologicamente correta. Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).

Perguntas frequentes

Para que os elementos de terras raras são comumente usados?

Os elementos de terras raras são amplamente utilizados em eletrônicos, tecnologias de energia renovável (turbinas eólicas e painéis solares), veículos elétricos, dispositivos médicos e equipamentos militares devido às suas propriedades magnéticas, luminescentes e catalíticas.

Por que a reciclagem de elementos de terras raras é importante?

A reciclagem de elementos de terras raras ajuda a reduzir a dependência da mineração, mitiga os danos ambientais, garante um suprimento sustentável e diminui os riscos geopolíticos relacionados à disponibilidade de recursos.

Quais são os principais desafios associados à extração de terras raras?

Os principais desafios incluem poluição ambiental, geração de resíduos radioativos, alto consumo de energia, processos de separação complexos e riscos associados à saúde dos trabalhadores.

Qual elemento de terras raras é mais comumente reciclado?

O neodímio, encontrado principalmente em ímãs potentes usados em veículos elétricos, turbinas eólicas e eletrônicos, é atualmente o elemento de terras raras mais comumente reciclado devido ao seu alto valor econômico e ampla aplicação.

Quais inovações futuras podem melhorar a reciclagem de terras raras?

Inovações como a bio-hidrometalurgia, métodos aprimorados de extração química, design avançado de materiais para facilitar a reciclagem e o desenvolvimento de sistemas de reciclagem de ciclo fechado podem aumentar significativamente a eficiência e a compatibilidade ambiental da reciclagem de terras raras.