p Uma ideia inteligente de usar nanopartículas magnéticas para capturar materiais valiosos de salmouras floresceu em projetos-piloto em escala industrial que poderiam ajudar a tornar os EUA um produtor de minerais essenciais usados ​​em eletrônica e produção de energia. Hoje, a maioria desses minerais são obtidos de fontes internacionais, muitas das quais são regiões de alto conflito. p A tecnologia com patente pendente, desenvolvido no Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos EUA, foi licenciado exclusivamente pela Moselle Technologies, uma empresa iniciante que está testando a tecnologia em vários locais dos EUA e internacionais.

p Juntos, PNNL e Moselle competiram com sucesso por financiamento de desenvolvimento de tecnologia, incluindo dois prêmios Cooperative Research and Development e um prêmio 2021 do DOE Advanced Manufacturing Office, para avançar o processo de captura de elementos estrategicamente importantes de fontes de água.

p A nanopartícula do núcleo consiste em uma forma de óxido de ferro mais conhecida como magnetita. Esta partícula central é usada para ancorar o revestimento adsorvente que se liga seletivamente aos compostos de interesse. Essa é a chave para a tecnologia patenteada. As nanopartículas podem ser introduzidas em salmouras de plantas geotérmicas, água produzida, efluente de mineração mineral, e água do mar, onde eles se fixam em compostos alvo flutuantes. Quando exposto a um ímã, o núcleo de ferro da nanopartícula se comporta como limalha de ferro no experimento científico clássico - eles migram em direção ao ímã, junto com o material crítico ao qual estão vinculados, e pode ser filtrado da salmoura. A tecnologia está sendo adaptada para a captura de lítio, um metal leve e versátil, talvez mais conhecido por seus papéis na tecnologia de baterias.

p "Abordagens atuais para extração de lítio da água, por exemplo, requerem uma etapa de processamento que bombeia grandes volumes de água, milhares de galões por minuto, através de um sistema de filtragem de troca iônica, tornando-o caro e intensivo em energia, "disse Pete McGrail, Companheiro de laboratório da PNNL e especialista reconhecido em tecnologia de recuperação de metais de terras raras. "Nosso processo de nanotecnologia nos permite miniaturizar tudo e elimina a necessidade de separadores de troca iônica massivos necessários em outros processos. É bastante simples. Em alguns minutos, virtualmente todo o lítio foi retirado da solução por colisões moleculares com nosso sorvente e pode então ser removido com um ímã onde é facilmente coletado e purificado. "

p "As pessoas perderam muito dinheiro tentando colher lítio, "disse Jerry Mills, CEO da Moselle Technologies." Precisamos de outra maneira de fazer isso. Estávamos procurando a tecnologia de menor custo para produzir elementos de terras raras e elementos estrategicamente importantes como o lítio. Para muitos deles, os EUA têm pouca ou nenhuma produção. Faremos o nosso melhor para resolver esse problema. Acreditamos que essa tecnologia nos ajudará a superar a barreira de custos. "

p Suprindo minerais críticos em casa

p Lítio, níquel, elementos de cobalto e terras raras estão em alta demanda por fabricantes de semicondutores e turbinas eólicas, bem como baterias usadas em veículos elétricos e em outras tecnologias de energia verde. Mas atualmente, a cadeia de abastecimento global para esses elementos depende fortemente de processos de extração datados que consomem muita energia, consumir muita água, e criar lixo tóxico. As importações respondem por 100 por cento do fornecimento dos EUA para 14 de 35 materiais críticos e mais da metade de outros 17, de acordo com o Departamento de Energia, o que tornou o abastecimento doméstico uma prioridade. Esta tecnologia PNNL, em desenvolvimento de laboratório por vários anos, agora está pronto para o teste de campo.

p Lançamento de projetos-piloto na primavera de 2021

p Um dos projetos-piloto planejados combina os recursos da indústria de petróleo e gás com a tecnologia do PNNL.

p "Salmouras de petróleo e gás são um recurso doméstico inexplorado de lítio, "disse McGrail.

p A extração de petróleo e gás nos EUA e Canadá bombeia água subterrânea para a superfície como parte do processo de extração. O lítio está presente em grande parte dessa água, em uma ampla variedade de locais. Os cientistas do PNNL estimam que se apenas 25 por cento do lítio na água produzida através da extração de petróleo e gás fossem coletados, seria igual à produção mundial anual atual. Para explorar essa possibilidade, PNNL, Moselle Technologies, Canada Natural Resources Limited e Conoco Phillips Corporation realizarão um teste prolongado em Richland da PNNL, Lavagem., campus. Lá, a equipe fará o teste de estresse da tecnologia, submetendo-a a testes de ciclo estendido com o sistema de separador magnético, uma etapa necessária para a produção industrial em grande escala.

p "Ao usar as nanopartículas magnéticas para se ligar às partículas de lítio em solução, esperamos que o concentrado resultante esteja em uma forma mais pura, reduzindo assim o custo de processamento posterior, "disse Mills." E isso vai tirar mais da metade do custo. "

p Um segundo projeto, que foi anunciado em janeiro após um processo de inscrição competitivo, será financiado por meio de um prêmio DOE Advanced Manufacturing Office FY20. Neste projeto, as empresas Enerplus Corporation, Prairie Lithium Corporation, A Enertopia Corporation e a Dajin Lithium Corporation investigarão a tecnologia para possível aplicação em minas de lítio em Nevada e Canadá. A obra foi aprovada e terá início na primavera de 2021.

p Mais que lítio

p O limpo, tecnologia não poluente também pode ser usada para recuperação de outros materiais críticos. Um terceiro projeto de pesquisa cooperativa explorará essa possibilidade.

p "Desenvolvemos materiais absorventes específicos para muitos elementos, "diz McGrail." Neste projeto, vamos trabalhar com a empresa geotérmica com sede na Nova Zelândia Geo40, que identificou césio presente em suas salmouras. Neste projeto, a equipe vai estender o trabalho feito para recuperar o lítio para novos sorventes que são altamente seletivos para o césio. Se for bem sucedido, o grupo gostaria de construir uma planta em escala piloto na Nova Zelândia.