p Um novo estudo descreve uma nova abordagem para purificar metais de terras raras, componentes cruciais da tecnologia que requerem procedimentos de mineração que prejudicam o meio ambiente. Contando com os campos magnéticos do metal durante o processo de cristalização, os pesquisadores conseguiram separar de forma eficiente e seletiva as misturas de metais de terras raras. p Setenta e cinco dos 118 elementos da tabela periódica são carregados nos bolsos e bolsas de mais de 100 milhões de usuários do iPhone nos EUA todos os dias. Alguns desses elementos são abundantes, como silício em chips de computador ou alumínio em gabinetes, mas certos metais necessários para exibições nítidas e sons claros são difíceis de obter. Dezessete elementos conhecidos como metais de terras raras são componentes cruciais de muitas tecnologias, mas não são encontrados em depósitos concentrados, e, porque eles estão mais dispersos, exigem procedimentos tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente para serem extraídos.

p Com o objetivo de desenvolver melhores maneiras de reciclar esses metais, Uma nova pesquisa do laboratório de Eric Schelter descreve uma nova abordagem para separar misturas de metais de terras raras com a ajuda de um campo magnético. A abordagem, publicado em Angewandte Chemie International Edition , viu uma duplicação no desempenho de separação e é um ponto de partida para uma economia de metais de terras raras mais limpa e circular.

p A abordagem padrão para separar misturas de elementos é realizar uma reação química que faz com que um dos elementos mude de fase, como passar de líquido para sólido, que permite que os elementos sejam separados usando métodos físicos como a filtração. Esse tipo de abordagem é usado para separar metais de terras raras; misturas são colocadas em uma solução de um ácido, e um composto orgânico e íons metálicos individuais movem-se lentamente da fase ácida para a fase orgânica em taxas variáveis ​​com base nas propriedades químicas do metal.

p O que é difícil é que muitas propriedades químicas, como solubilidade ou como eles reagem com outros elementos, são muito semelhantes entre metais de terras raras. Essa falta de uma forte diferença química significa que a separação de metais de terras raras é um processo que consome tempo e energia, que também gera uma quantidade substancial de resíduos de ácido. "Funciona bem quando você faz 10, 000 vezes, mas cada etapa individual é pouco eficiente, "diz Schelter.

p Onde os metais de terras raras individuais diferem é seu paramagnetismo, ou como são atraídos por campos magnéticos. Os pesquisadores têm se interessado em encontrar maneiras de usar o paramagnetismo para isolar diferentes elementos de terras raras, mas esforços anteriores não haviam encontrado maneiras de acoplar o paramagnetismo a uma reação química ou mudança de fase.

p A principal descoberta foi que a combinação de um campo magnético com uma diminuição na temperatura fazia com que os íons metálicos se cristalizassem em taxas diferentes. Cristalizar elementos diminuindo a temperatura é uma abordagem comumente usada no laboratório, mas a magnitude de seu impacto foi inesperada. "Usamos temperaturas mais baixas para cristalizar muitos dos nossos materiais, "explica o pesquisador de pós-doutorado Robert Higgins, quem conduziu o estudo. "Era uma das coisas que eu poderia usar potencialmente, mas não percebi no início o quão importante isso realmente seria. "

p Usando essa abordagem, os pesquisadores podem separar de forma eficiente e seletiva terras raras pesadas, como térbio e itérbio, de metais mais leves, como lantânio e neodímio. O resultado mais surpreendente foi tomar uma mistura 50/50 de lantânio e disprósio e receber 99,7% de disprósio em uma única etapa - um "aumento de 100%" em comparação com o mesmo método, mas sem usar um ímã.

p Uma vez que os mecanismos químicos das abordagens de separação existentes não são bem compreendidos, pesquisadores esperam que sua abordagem sistemática possa levar as tecnologias de separação de metais de "mágica" para algo mais controlável, competitivo, e de baixo custo. "Se você pudesse projetar racionalmente maneiras de melhorar a separação de metais, isso seria uma grande vantagem, "diz Schelter." Nossa posição é abordar aplicações de nicho relacionadas a separações químicas usando uma abordagem que pode ser aplicada a novos sistemas de separação para complementar a tecnologia existente. "

p Higgins agora está procurando maneiras de melhorar a eficiência da reação enquanto estuda como os campos magnéticos interagem com essas soluções químicas. Ele vê este estudo e outras descobertas químicas fundamentais como um primeiro passo importante para tornar a reciclagem de metais de terras raras mais eficiente e sustentável. "Quanto mais rápido podemos encontrar novas maneiras de realizar separações com mais eficiência, quanto mais rápido podemos melhorar algumas das questões geopolíticas e climáticas associadas à mineração e reciclagem de terras raras, "diz Higgins.