Uma nova forma de tratar a drenagem ácida de minas (AMD) poderia ajudar a transformar o problema da poluição ambiental em uma importante fonte doméstica de elementos de terras raras essenciais para a produção de tecnologias que vão de smartphones a aviões de combate, de acordo com cientistas da Penn State.

"A drenagem ácida de minas tem sido uma preocupação ambiental significativa por muitas décadas, "disse Mohammad Rezaee, professor assistente de engenharia de minas no College of Earth and Mineral Sciences em Penn State. "Esta pesquisa mostra que podemos modificar os processos de tratamento existentes de uma forma que não apenas trate das preocupações ambientais, mas ao mesmo tempo recupera elementos valiosos e realmente diminui o custo do tratamento. "

Uma equipe de cientistas da Penn State desenvolveu um processo de tratamento de dois estágios que os permitiu recuperar concentrações mais altas de elementos de terras raras usando quantidades menores de produtos químicos do que antes, disseram os cientistas.

"Esta técnica representa um eficiente, método de baixo custo e ecologicamente correto para extrair esses minerais valiosos que são usados ​​em uma ampla variedade de produtos de consumo e industriais, "disse Sarma Pisupati, professor de energia e engenharia mineral e diretor do Center for Critical Minerals em Penn State.

Elementos de terras raras são um grupo de 17 minerais amplamente utilizados em tecnologias avançadas e designados pelos EUA como essenciais para a segurança econômica e nacional do país. Os EUA importam atualmente quase 100% desses materiais, com a China produzindo cerca de 85% do abastecimento mundial.

A AMD das operações de mineração de carvão em Appalachia representa uma fonte doméstica promissora de elementos de terras raras porque geralmente contém altas concentrações dos minerais, e porque já está sendo coletado e tratado devido a preocupações ambientais, disseram os cientistas.

“Atualmente estamos incorrendo em custos apenas para tratar a água, e em muitos casos, nem mesmo estamos coletando todos esses minerais, "Pisupati disse." Agora somos capazes de transformar o que era considerado um produto residual em um recurso valioso. "

A DMRI ocorre quando a rocha de pirita - sulfeto de ferro - desenterrada pela atividade de mineração interage com a água e o ar e depois se oxida, criando ácido sulfúrico. O ácido então quebra as rochas circundantes, fazendo com que metais tóxicos se dissolvam na água, os cientistas disseram.

Os métodos de tratamento tradicionais envolvem a coleta de AMD em tanques de retenção e adição de produtos químicos para neutralizar o pH - um indicador de quão ácida ou básica é uma substância. Isso faz com que os metais dissolvidos precipitem, ou formar em sólidos, e assentar fora da água. Até 70% dos elementos de terras raras podem ser extraídos como lodo usando este processo, e o restante é liberado junto com a água tratada, de acordo com os pesquisadores.

Os cientistas descobriram que podiam extrair uma concentração mais alta de elementos de terras raras e outros minerais críticos adicionando dióxido de carbono ao AMD e, em seguida, trazendo-o para um pH neutro de 7, a meta de remediação ambiental, em duas etapas separadas.

Usando este método, 90% do alumínio foi recuperado a um pH de 5 e 85% dos elementos de terras raras foram recuperados a pH 7, os cientistas relataram em Chemical Engineering Journal .

Adicionar dióxido de carbono à AMD produz reações químicas que resultam na formação de minerais sólidos chamados carbonitos, os cientistas disseram. Os elementos de terras raras se ligam aos carbonitos extras e precipitam da água em valores de pH mais baixos.

O processo, chamada mineralização de dióxido de carbono, é uma tecnologia emergente usada para remover o excesso de dióxido de carbono da atmosfera. Este estudo representa a primeira vez que foi usado para recuperar grandes concentrações de elementos de terras raras da DMRI, disseram os cientistas.

Recuperar a mesma concentração de elementos de terras raras da AMD usando métodos de tratamento tradicionais exigiria a adição de produtos químicos adicionais para aumentar o pH além de 7. Os cientistas disseram, ao reduzir os custos de recuperação, o novo método de tratamento pode tornar o mercado doméstico de elementos de terras raras mais competitivo.

"Com uma simples modificação dos processos de tratamento existentes, indústria poderia usar menos produtos químicos e obter mais valor dos resíduos da AMD, "Rezaee disse." Esta é a beleza desta pesquisa. "