Elementos de terras raras: uma nova forma de os extrair de rejeitos de carvão

Os elementos de terras raras são essenciais numa vasta gama de tecnologias actuais, desde turbinas eólicas até telemóveis. Apesar do nome, não são propriamente raros; o problema é que tendem a ser difíceis de extrair e de purificar.

Extração de elementos de terras raras a partir de rejeitos de carvão

Uma equipa liderada por investigadores da Universidade do Nordeste, nos EUA, desenvolveu um método para recuperar elementos de terras raras a partir de resíduos deixados pela mineração de carvão - um processo que pode ser até três vezes mais eficiente do que as abordagens actualmente utilizadas.

Este resíduo, conhecido como rejeitos de carvão, é composto por rocha moída muito fina, água e partículas de carvão. Existem enormes quantidades a acumular-se em bacias concebidas para evitar a contaminação do ambiente.

Nos EUA, grande parte destes resíduos acaba por ser usada como material de enchimento em produtos de construção, ou é simplesmente despejada. Estima-se que seja possível extrair mais de 600 quilotoneladas de elementos de terras raras a partir de cada 1,5 mil milhões de toneladas deste material depositado em aterro - algo que os processos existentes têm tido dificuldade em realizar de forma eficiente.

Como funciona o novo processo de extração

O novo método de extração assenta em duas etapas principais: primeiro, os rejeitos de carvão são “cozinhados” numa solução alcalina enquanto são aquecidos por micro-ondas; depois, aplica-se um tratamento com ácido nítrico para separar os elementos de terras raras do resto da rocha.

“Os resultados mostram que o pré-tratamento alcalino dos rejeitos de carvão antes da digestão ácida influencia significativamente a eficiência de extração de elementos de terras raras, com extração mínima na solução alcalina”, escrevem os investigadores no artigo publicado.

Extrair elementos de terras raras a partir de rejeitos de carvão implica libertá-los dos minerais de argila que os envolvem firmemente. É precisamente isso que tornou métodos anteriores pouco eficazes e levou cientistas a procurar outras fontes para obter estes elementos.

O pré-tratamento alcalino combinado com o aquecimento por micro-ondas altera a estrutura dos minerais que encapsulam os elementos, transformando os rejeitos de carvão numa forma mais porosa.

“Acaba por acontecer que aquilo que se está a fazer é, na verdade, mudar a estrutura sólida deste material”, afirma o biólogo químico Damilola Daramola, da Universidade do Nordeste.

Neodímio e outras utilizações críticas

Um dos elementos de terras raras recuperados por este processo é o neodímio, utilizado em ímanes de alta resistência, carros eléctricos, unidades de armazenamento informático e turbinas eólicas - todos componentes cruciais na vida moderna e na transição em curso para tecnologia mais verde.

Limitações e obstáculos por resolver

Apesar de os resultados serem promissores, continuam a existir vários desafios. O método pode representar um avanço real em termos de eficiência, mas mantém-se dispendioso e poderá ser difícil de escalar.

Embora exista uma grande quantidade de rejeitos de carvão por aproveitar - por exemplo, cerca de 2 mil milhões de toneladas só no estado norte-americano da Pensilvânia - a composição mineral destas rochas varia conforme a localização. Isso significa que o processo teria de ser ajustado em cada caso.

Além disso, os rejeitos de carvão contêm outros elementos úteis, como o magnésio, que idealmente também seriam extraídos ao mesmo tempo que os elementos de terras raras. Esse é mais um factor a considerar.

Ainda assim, um aumento tão significativo da eficiência de extração é motivo de destaque, mesmo com estas ressalvas: a procura por elementos de terras raras nunca foi tão elevada e será necessário obter muitos mais nos próximos anos.

“Esta abordagem fornece novas perspectivas sobre os mecanismos de libertação de elementos de terras raras e o potencial para optimizar o pré-tratamento alcalino de resíduos de carvão para uma extração eficiente de elementos de terras raras”, escrevem os investigadores.

A investigação foi publicada na revista Ciência e Tecnologia Ambiental.