O que espigas de milho e cascas de tomate têm a ver com eletrônicos? Ambos podem ser usados ​​para recuperar valiosos elementos de terras raras, como o neodímio, do lixo eletrônico. Os pesquisadores da Penn State usaram micro e nanopartículas criadas a partir de materiais orgânicos para capturar elementos de terras raras de soluções aquosas.
Suas descobertas, disponíveis online agora, também serão publicadas na edição de novembro do Chemical Engineering Journal .

"Os resíduos como espigas de milho, polpa de madeira, algodão e cascas de tomate muitas vezes acabam em aterros sanitários ou em compostagem", disse o autor correspondente Amir Sheikhi, professor assistente de engenharia química. "Queríamos transformar esses resíduos em partículas de micro ou nanoescala capazes de extrair elementos de terras raras do lixo eletrônico."

Metais de terras raras são usados ​​para fabricar ímãs fortes usados ​​em motores para carros elétricos e híbridos, alto-falantes, fones de ouvido, computadores, turbinas eólicas, telas de TV e muito mais. No entanto, a mineração desses metais é desafiadora e custosa para o meio ambiente, de acordo com Sheikhi, já que grandes áreas de terra são necessárias para minerar até mesmo pequenas quantidades dos metais. Em vez disso, os esforços se voltaram para a reciclagem dos metais de itens de lixo eletrônico, como computadores antigos ou placas de circuito.

O desafio está em separar eficientemente os metais do lixo, disse Sheikhi.

"Usando os materiais orgânicos como plataforma, criamos micro e nanopartículas altamente funcionais que podem se ligar a metais como o neodímio e separá-los do fluido que os cerca", disse Sheikhi. “Através de interações eletrostáticas, os materiais de micro e nanoescala carregados negativamente se ligam a íons de neodímio carregados positivamente, separando-os”.

Para preparar o experimento, a equipe de Sheikhi moeu casca de tomate e espiga de milho e cortou polpa de madeira e papel de algodão em pedaços pequenos e finos e os embebeu em água. Então, eles reagiram quimicamente esses materiais de forma controlada para desintegrá-los em três frações distintas de materiais funcionais:microprodutos, nanopartículas e biopolímeros solubilizados. A adição dos microprodutos ou nanopartículas às soluções de neodímio desencadeou o processo de separação, resultando na captura de amostras de neodímio.

Neste artigo mais recente, Sheikhi melhorou o processo de separação demonstrado em trabalhos anteriores e extraiu amostras maiores de neodímio de soluções menos concentradas.

Sheikhi planeja estender seu mecanismo de separação em cenários do mundo real e fazer parceria com indústrias interessadas para testar ainda mais o processo.

"Em um futuro próximo, queremos testar nosso processo em amostras industriais realistas", disse Sheikhi.

"Também esperamos ajustar a seletividade dos materiais em relação a outros elementos de terras raras e metais preciosos, como ouro e prata, para poder separá-los dos resíduos também". + Explorar mais

Recuperando elementos de terras raras de lixo eletrônico