Os pesquisadores descobriram uma possível nova fonte de elementos de terras raras - resíduos de rocha fosfática - e uma maneira ecologicamente correta de retirá-los, de acordo com um estudo publicado no Journal of Chemical Thermodynamics .

A abordagem pode beneficiar a tecnologia de energia limpa, de acordo com pesquisadores da Rutgers University-New Brunswick e outros membros do Critical Materials Institute, um esforço do Departamento de Energia dos EUA com o objetivo de fortalecer as cadeias de abastecimento dos EUA para materiais importantes para a energia limpa.

Elementos de terras raras como neodímio e disprósio são essenciais para tecnologias como energia solar e eólica e veículos avançados, junto com eletrônicos modernos, como smartphones. Mas a falta de produção de elementos de terras raras nos Estados Unidos coloca nossa segurança energética em risco. A China produz cerca de 90% de todos esses elementos.

Recuperá-los do gesso - resíduo da produção de ácido fosfórico - é uma solução potencial. Cada ano, cerca de 250 milhões de toneladas de rocha fosfática são extraídas para produzir ácido fosfórico para fertilizantes. Os EUA extraíram aproximadamente 28 milhões de toneladas métricas em 2017. Elementos de terra rara geralmente somam menos de 0,1 por cento em rocha fosfática. Mas em todo o mundo, cerca de 100, 000 toneladas desses elementos por ano acabam em resíduos de gesso. Isso é quase tanto quanto aproximadamente 126, 000 toneladas de óxidos de terras raras produzidos em todo o mundo a cada ano.

Os métodos convencionais para extrair elementos de terras raras de minérios geram milhões de toneladas de poluentes tóxicos e ácidos. Mas, em vez de usar produtos químicos agressivos para extrair os elementos, outro método pode usar ácidos orgânicos produzidos por bactérias, disseram Paul J. Antonick e Zhichao Hu, co-autores principais do estudo. Eles são membros da equipe de termodinâmica liderada pelo autor sênior Richard E. Riman, um ilustre professor no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais na Escola de Engenharia de Rutgers.

A equipe de pesquisa explorou o uso de ácidos minerais e orgânicos, incluindo uma mistura de bioácidos, para extrair seis elementos de terras raras (ítrio, cério, neodímio, samário, európio e itérbio) de fosfogesso sintético. Cientistas liderados por David Reed no Laboratório Nacional de Idaho produziram a mistura de bioácidos - consistindo principalmente de ácido glucônico, encontrada naturalmente em frutas e mel - pelo crescimento da bactéria Gluconobacter oxydans com glicose. Os resultados sugerem que o bioácido fez um trabalho melhor ao extrair elementos de terras raras do que o ácido glucônico puro no mesmo pH (2,1), ou grau de acidez. Os ácidos minerais (sulfúrico e fosfórico) não conseguiram extrair nenhum elemento de terras raras nesse cenário. Quando os quatro ácidos foram testados na mesma concentração, apenas o ácido sulfúrico foi mais eficaz do que o bioácido.

Uma próxima etapa seria testar o bioácido no gesso industrial e outros resíduos gerados durante a produção de ácido fosfórico que também contêm elementos de terras raras. Para seu estudo inicial, os pesquisadores avaliaram o gesso produzido em laboratório, para que pudessem controlar facilmente sua composição. As amostras industriais são mais complexas.