¿Qué tienen que ver las mazorcas de maíz y las cáscaras de tomate con la electrónica? Ambos se pueden usar para recuperar valiosos elementos de tierras raras, como el neodimio, de los desechos electrónicos. Los investigadores de Penn State utilizaron micro y nanopartículas creadas a partir de materiales orgánicos para capturar elementos de tierras raras de soluciones acuosas.
Sus hallazgos, disponibles en línea ahora, también se publicarán en la edición de noviembre de Revista de Ingeniería Química.
«Los productos de desecho como las mazorcas de maíz, la pulpa de madera, el algodón y las cáscaras de tomate a menudo terminan en los vertederos o en el compost», dijo el autor correspondiente Amir Sheikhi, profesor asistente de ingeniería química. «Queríamos transformar estos productos de desecho en partículas a micro o nanoescala capaces de extraer elementos de tierras raras de los desechos electrónicos».
Los metales de tierras raras se utilizan para fabricar imanes fuertes que se utilizan en motores para automóviles eléctricos e híbridos, altavoces, auriculares, computadoras, turbinas eólicas, pantallas de televisión y más. Sin embargo, la extracción de estos metales resulta desafiante y costosa para el medio ambiente, según Sheikhi, ya que se requieren grandes áreas de tierra para extraer incluso pequeñas cantidades de metales. En cambio, los esfuerzos se han centrado en reciclar los metales de los desechos electrónicos, como computadoras viejas o placas de circuitos.
El desafío radica en separar de manera eficiente los metales de los desechos, dijo Sheikhi.
«Usando los materiales orgánicos como plataforma, creamos micro y nanopartículas altamente funcionales que pueden adherirse a metales como el neodimio y separarlos del fluido que los rodea», dijo Sheikhi. «A través de interacciones electrostáticas, los materiales de escala micro y nano con carga negativa se unen a los iones de neodimio con carga positiva, separándolos».
Para preparar el experimento, el equipo de Sheikhi trituró la cáscara de tomate y la mazorca de maíz y cortó la pulpa de madera y el papel de algodón en trozos pequeños y delgados y los sumergió en agua. Luego, hicieron reaccionar químicamente estos materiales de forma controlada para desintegrarlos en tres fracciones distintas de materiales funcionales: microproductos, nanopartículas y biopolímeros solubilizados. La adición de microproductos o nanopartículas a las soluciones de neodimio desencadenó el proceso de separación, lo que resultó en la captura de muestras de neodimio.
En este artículo más reciente, Sheikhi mejoró el proceso de separación demostrado en trabajos anteriores y extrajo muestras de neodimio de mayor tamaño a partir de soluciones menos concentradas.
Sheikhi planea extender su mecanismo de separación a escenarios del mundo real y asociarse con industrias interesadas para seguir probando el proceso.
«En un futuro cercano, queremos probar nuestro proceso en muestras industriales realistas», dijo Sheikhi.
«También esperamos ajustar la selectividad de los materiales hacia otros elementos de tierras raras y metales preciosos, como el oro y la plata, para poder separarlos también de los productos de desecho».
Además de Sheikhi, Mica Pitcher, estudiante de doctorado en química de Penn State y primer autor del artículo; Breanna Huntington, estudiante de pregrado en ingeniería agrícola y biológica de Penn State; y Juliana Dominick, estudiante de pregrado en ingeniería biomédica de Penn State, contribuyeron al artículo.
Penn State apoyó este trabajo.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Estado de Pensilvania. Original escrito por Mariah Chuprinski. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
