Adecuar sistemas de reciclaje y recuperación con elementos tecnológicos es una manera de solventar la necesidad de minerales críticos en EE. UU. A través del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley están desarrollando métodos para obtener o recuperar minerales críticos de residuos industriales que permitan fortalecer la cadena de suministros.
La necesidad de minerales críticos conlleva nuevas tecnologías de reciclaje
Hoy en día, los minerales críticos son esenciales para la fabricación de productos en materia de energía y tecnología. Un mineral se convierte en crítico si funciona para elementos esenciales en economía o seguridad nacional, así como de alta relevancia para la cadena de suministros.
Aunque Estados Unidos es un país rico en minerales y recursos, la explotación minera afecta los suelos, genera deforestación y contaminación de ecosistemas que terminan perturbando los hábitats naturales. Por tal razón, para mantener los objetivos de eficiencia y fabricación nacional, el laboratorio Berkeley estudia métodos de reciclaje y recuperación de materiales críticos.
Diversos productos requieren de minerales críticos como las baterías de autos eléctricos, dispositivos electrónicos, chips, equipos médicos, químicos y de defensa. Pero además de la disponibilidad, los costos de explotar y transformar estos recursos son elevados y requieren un alto consumo energético, por lo que el reciclaje y recuperación disminuye las presiones.
Métodos para recuperar minerales críticos
Entre los ejemplos de minerales y materiales críticos se incluyen los elementos necesarios para fabricar semiconductores, como el galio, el arsénico y el indio, y componentes de baterías, como el litio, el cobalto, el níquel y el manganeso. Otros minerales y materiales críticos poseen propiedades magnéticas, ópticas, electrónicas y catalíticas distintivas.
A fin de recuperar los minerales con ahorro de energía y costos por medio de tecnología de minería quirúrgica que facilite el aprovechamiento de productos reciclados. Aprovechando la experiencia de los investigadores del Laboratorio Berkeley en química, ciencias de la Tierra, ciencia de los materiales, análisis tecnoeconómico, inteligencia artificial, escalado de procesos y biología, los equipos están desarrollando herramientas y técnicas para recuperar materiales valiosos de productos usados y residuos industriales.
El litio tiene una gran demanda en numerosas aplicaciones industriales y médicas, y es un componente esencial de las baterías. Junto a otros socios, han desarrollado un método para extraer litio con ingredientes sencillos y horneándolo a bajas temperaturas, seguido de un enjuague con agua y filtración. Este proceso promete generar altos rendimientos, reduciendo costos e impacto ambiental.
Un equipo de colaboración de ETA y ESA ha desarrollado un nuevo material, que podría solucionar uno de los mayores obstáculos en la extracción de salmuera: la separación del litio del magnesio. El material también puede separar el manganeso y el zinc, dos de los elementos más costosos de extraer de la salmuera geotérmica.
Si bien el producto en sí requiere un material crítico, el niobio puede vaciarse y reutilizarse varias veces sin perder rendimiento. La esponja podría ofrecer importantes beneficios netos al permitir a los operadores producir y vender litio y otros subproductos puros, reduciendo al mismo tiempo la cantidad de reactivos desechables necesarios en las etapas de purificación.
Reciclaje de materias como alternativa viable a la cadena de suministro
Debido a la dificultad de extraer minerales de tierras raras, para maximizar el suministro nacional será necesario reciclar materiales de productos existentes y recuperar los elementos sobrantes mezclados con los residuos generados por los procesos industriales y la minería. En Texas se desarrolla un enfoque en aguas residuales para aprovechar el recurso y disminuir desechos.
Para resolver el reciclaje de metales en dispositivos electrónicos, se ha desarrollado un método biológico con una lámina de cristales proteicos, derivados de paredes celulares bacterianas modificadas genéticamente, que se une a un patrón repetitivo de marcadores químicos inorgánicos que se adhieren a elementos de tierras raras. Además, el material puede reutilizarse varias veces lavando los metales capturados con citrato.
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