fonte:AZO Mining

O que são elementos de terras raras e onde eles são encontrados?

Os elementos de terras raras (ETRs) compreendem 17 elementos metálicos, constituídos por 15 lantanídeos na tabela periódica:

Lantânio

Cério

Praseodímio

Neodímio

Promécio

Samário

Európio

Gadolínio

Térbio

Disprósio

Hólmio

Érbio

Túlio

Itérbio

Utécio

Escândio

Ítrio

A maioria deles não é tão rara quanto o nome do grupo sugere, mas foram nomeados nos séculos XVIII e XIX, em comparação a outros elementos "terrestres" mais comuns, como cal e magnésia.

O cério é o elemento REE mais comum e mais abundante que o cobre ou o chumbo.

Entretanto, em termos geológicos, os ETRs raramente são encontrados em depósitos concentrados, pois as camadas de carvão, por exemplo, estão tornando-os economicamente difíceis de minerar.

Em vez disso, eles são encontrados em quatro principais tipos incomuns de rochas: carbonatitos, que são rochas ígneas incomuns derivadas de magmas ricos em carbonato, ambientes ígneos alcalinos, depósitos de argila com absorção de íons e depósitos de placers portadores de monazita e xenotima.

China extrai 95% de elementos de terras raras para atender à demanda por estilos de vida de alta tecnologia e energia renovável

Desde o final da década de 1990, a China domina a produção de terras raras, utilizando seus próprios depósitos de argila de absorção de íons, conhecidos como "Argilas do Sul da China".

É econômico para a China porque é simples extrair ETRs dos depósitos de argila usando ácidos fracos.

Elementos de terras raras são usados ​​em todos os tipos de equipamentos de alta tecnologia, incluindo computadores, aparelhos de DVD, celulares, iluminação, fibra óptica, câmeras e alto-falantes, e até mesmo equipamentos militares, como motores a jato, sistemas de orientação de mísseis, satélites e defesa antimísseis.

Um objetivo do Acordo Climático de Paris de 2015 é limitar o aquecimento global a menos de 2 ˚C, preferencialmente 1,5 ˚C, em relação aos níveis pré-industriais. Isso aumentou a demanda por energia renovável e carros elétricos, que também requerem REEs para operar.

Em 2010, a China anunciou que reduziria as exportações de terras raras para atender ao seu próprio aumento de demanda, mas também manteria sua posição dominante no fornecimento de equipamentos de alta tecnologia para o resto do mundo.

A China também está em uma posição econômica forte para controlar o fornecimento de REEs necessários para energias renováveis, como painéis solares, turbinas eólicas e maremotriz, bem como veículos elétricos.

Projeto de Captura de Elementos de Terras Raras com Fertilizantes de Fosfogesso

O fosfogesso é um subproduto de fertilizantes e contém elementos radioativos naturais, como urânio e tório. Por esse motivo, é armazenado por tempo indeterminado, com riscos associados de poluição do solo, do ar e da água.

Por isso, pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia desenvolveram uma abordagem multiestágios usando peptídeos projetados, cadeias curtas de aminoácidos que podem identificar e separar com precisão os REEs usando uma membrana especialmente desenvolvida.

Como os métodos tradicionais de separação são insuficientes, o projeto visa desenvolver novas técnicas, materiais e processos de separação.

O projeto é liderado pela modelagem computacional, desenvolvida por Rachel Getman, pesquisadora principal e professora associada de engenharia química e biomolecular na Clemson, com as pesquisadoras Christine Duval e Julie Renner, desenvolvendo as moléculas que se ligarão a REEs específicos.

Greenlee analisará como eles se comportam na água e avaliará o impacto ambiental e os diferentes potenciais econômicos em diferentes situações de projeto e operação.

A professora de engenharia química Lauren Greenlee afirma que: “hoje, estima-se que 200.000 toneladas de elementos de terras raras estejam presas em resíduos de fosfogesso não processados ​​somente na Flórida”.

A equipe identifica que a recuperação tradicional está associada a barreiras ambientais e econômicas, sendo atualmente recuperada a partir de materiais compósitos, que exigem a queima de combustíveis fósseis e exigem mão de obra intensiva.

O novo projeto se concentrará em recuperá-los de forma sustentável e poderá ser implementado em maior escala para obter benefícios ambientais e econômicos.

Se o projeto for bem-sucedido, ele também poderá reduzir a dependência dos EUA da China no fornecimento de elementos de terras raras.

Financiamento de Projetos da National Science Foundation

O projeto Penn State REE é financiado por uma doação de quatro anos de US$ 571.658, totalizando US$ 1,7 milhão, e é uma colaboração com a Case Western Reserve University e a Clemson University.

Formas alternativas de recuperação de elementos de terras raras

A recuperação de RRE normalmente é realizada por meio de operações de pequena escala, geralmente por lixiviação e extração por solvente.

Embora seja um processo simples, a lixiviação exige uma grande quantidade de reagentes químicos perigosos, sendo, portanto, indesejável comercialmente.

A extração por solvente é uma técnica eficaz, mas não muito eficiente porque exige muito trabalho e tempo.

Outra forma comum de recuperação de REEs é por meio da agromineração, também conhecida como e-mineração, que envolve o transporte de resíduos eletrônicos, como computadores, telefones e televisores antigos de vários países para a China para extração de REEs.

De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente, mais de 53 milhões de toneladas de lixo eletrônico foram geradas em 2019, com cerca de US$ 57 bilhões em matérias-primas contendo REEs e metais.

Embora frequentemente seja considerado um método sustentável de reciclagem de materiais, ele ainda apresenta alguns problemas que precisam ser superados.

A agromineração exige muito espaço de armazenamento, usinas de reciclagem, resíduos de aterro após a recuperação de REE e envolve custos de transporte, que exigem a queima de combustíveis fósseis.

O Projeto da Universidade Estadual da Pensilvânia tem o potencial de superar alguns dos problemas associados aos métodos tradicionais de recuperação de REE se puder satisfazer seus próprios objetivos ambientais e econômicos.

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Horário da publicação: 04/07/2022