Os fabricantes confiam em elementos de terras raras, como o neodímio, para criar ímãs fortes usados ​​em motores para eletrônicos, incluindo carros híbridos, geradores de aeronaves, alto-falantes, discos rígidos e fones de ouvido. Mas os depósitos minerais contendo neodímio são difíceis de alcançar e são encontrados em apenas alguns lugares da Terra.
Com a crescente necessidade de neodímio de várias indústrias, as atenções se voltaram para a reciclagem dos elementos encontrados em computadores antigos e placas de circuito impresso, também conhecidos como lixo eletrônico, para atender à demanda. Mas separar os elementos valiosos de outros minerais e componentes encontrados no lixo eletrônico prova ser um desafio.

Em um artigo recente no Chemical Engineering Journal , Amir Sheikhi, professor assistente de engenharia química e engenharia biomédica da Penn State, detalha uma nova nanotecnologia para separar o neodímio usando celulose vegetal, encontrada em papel, algodão e celulose. Patrictia Wamea, ex-membro do laboratório de Sheikhi que se formou em maio com mestrado em ciências, foi coautora do artigo e ganhou o prêmio anual de melhor artigo do Departamento de Engenharia Química da Penn State no outono de 2021 por suas contribuições.

No processo, nanocristais de celulose peluda, nanopartículas derivadas de fibrilas de celulose, se ligam seletivamente a íons de neodímio, separando-os de outros íons, como ferro, cálcio e sódio, segundo Sheikhi. As nanopartículas são conhecidas como "peludas" devido às cadeias de celulose ligadas às suas duas extremidades, que desempenham funções químicas críticas.

Para fazer isso, os pesquisadores carregaram negativamente as camadas peludas das nanopartículas para atrair e se ligar aos íons de neodímio carregados positivamente, resultando na agregação de partículas em pedaços maiores que podem ser efetivamente reciclados e reutilizados.

"O processo é eficaz em sua capacidade de remoção, seletividade e velocidade", disse Sheikhi. "Ele pode separar o neodímio em segundos, removendo seletivamente o elemento de algumas das impurezas testadas."

Os atuais processos de reciclagem de elementos de terras raras são prejudiciais ao meio ambiente, de acordo com Sheikhi. Eles costumam usar condições altamente ácidas para extrair os elementos em reações químicas. O processo da Sheikhi é ecologicamente correto devido ao uso de celulose, que é um recurso renovável barato. O processo de mineração tradicional é perigoso e caro, com impactos ambientais prejudiciais da mineração a céu aberto.

"Usar a celulose como agente principal é uma solução sustentável, econômica e limpa", disse Sheikhi. "Usando esse processo, os Estados Unidos poderão competir com outros gigantes como a China para recuperar materiais de terras raras e produzi-los de forma independente".

A China é o maior exportador de neodímio, segundo Sheikhi, exportando mais de 70% da oferta mundial do material.

Além do lixo eletrônico, elementos de terras raras como neodímio podem ser extraídos de águas residuais industriais, resíduos de mineração e ímãs permanentes que não estão mais em uso. No futuro, Sheikhi disse que espera que o processo de adsorção à base de celulose também possa ser aplicado a essas fontes.

"Esta contribuição para a reciclagem de terras raras terá um impacto estratégico e economicamente viável em várias indústrias", disse Sheikhi. “Quanto mais neodímio reciclamos, mais podemos fabricar veículos elétricos e híbridos e turbinas eólicas, levando a menos pressão sobre o meio ambiente”. + Explorar mais

Processo de separação simples para neodímio e disprósio