Home Notizie recenti Estrazione ecologica e biologica di terre rare dai minerali domestici per un...

Estrazione ecologica e biologica di terre rare dai minerali domestici per un mondo sostenibile

95
0
Estrazione ecologica e biologica di terre rare dai minerali domestici per un mondo sostenibile

La Paz Scandium e Rare Earth Project situato nella contea di La Paz, in Arizona. Immagine per gentile concessione di Western Rare Earths. Credito: Lawrence Livermore National Laboratory

I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), della Penn State (PSU) e dell’Università dell’Arizona (UA) stanno collaborando con il collaboratore del settore Western Rare Earths (WRE), filiale statunitense di American Rare Earths Limited, per utilizzare una proteina presente in natura per estrarre e purificare gli elementi delle terre rare (REE) da abbondanti materie prime domestiche a base di minerali e materiali di scarto senza danneggiare l’ambiente. Potrebbe offrire una nuova strada verso un settore REE più diversificato e sostenibile per gli Stati Uniti.

I REE di origine nazionale e trasformati sono essenziali per la competitività americana nei settori dell’energia pulita e dell’alta tecnologia. Queste terre rare e altri minerali critici sono utilizzati in molti dispositivi vitali per un’economia high-tech e per la sicurezza nazionale, inclusi componenti di computer, magneti ad alta potenza, turbine eoliche, telefoni cellulari, pannelli solari, superconduttori, batterie di veicoli ibridi/elettrici, LCD schermi, visori notturni e celle a combustibile a ossido solido (SOFC). Ad oggi, i processi chimici utilizzati per estrarre, separare e purificare i REE sono dannosi per l’ambiente e non sostenibili.

Nel progetto, finanziato dal Critical Materials Institute del Department of Energy, i ricercatori si sono rivolti alla proteina lanmodulina, scoperta dal membro del team del Center for Critical Minerals del PSU Joseph Cotruvo. Questa scoperta ha consentito un’estrazione quantitativa e selettiva in un solo passaggio di REE dai rifiuti elettronici e dal carbone pre-combustione, capacità che altri metodi di estrazione chimica non offrono.

Attraverso uno sforzo di collaborazione tra LLNL, PSU, UA e WRE, il team prevede di sviluppare un metodo scalabile, completamente acquoso e basato su proteine ​​per il recupero di elevata purezza dello scandio e dell’ittrio REE dal minerale di allanite domestico di bassa qualità e abbondante. L’ossido di zirconio stabilizzato con ittrio (YSZ) è il materiale elettrolitico più diffuso utilizzato per le SOFC, data la sua elevata conduttività ionica, resistività elettronica e stabilità in un ampio intervallo di temperature. L’ossido di zirconio stabilizzato con Scandia (ScSZ) è un’interessante alternativa all’ittrio grazie alla sua maggiore conduttività e all’eccellente stabilità, che consente temperature di esercizio inferiori e una maggiore longevità. Lo scandio viene utilizzato anche in leghe di alluminio-scandio leggere e ad alta resistenza che offrono risparmi di carburante se utilizzate in aerei e veicoli.

Attualmente, la Cina produce la maggior parte dei REE, inclusi ittrio e scandio. “L’assenza di una fornitura affidabile, su larga scala ea lungo termine limita fortemente le applicazioni commerciali dello scandio”, ha affermato lo scienziato dell’LLNL Dan Park, ricercatore principale del progetto. “Dobbiamo esplorare e sfruttare nuove fonti e tecnologie per stabilire una catena di approvvigionamento nazionale per lo scandio e l’ittrio per le tecnologie di energia pulita di prossima generazione”.

“I ricercatori affiliati a CMI, LLNL, UA e Penn State’s Center for Critical Minerals rappresentano il vantaggio competitivo per gli Stati Uniti nella loro missione di proteggere responsabilmente questa catena di approvvigionamento”, ha affermato Marty Weems, di Western Rare Earths e presidente, North America of American Terre rare limitate. “La prospettiva di un processo sostenibile, riutilizzabile e ad alta efficienza in grado di estrarre, separare e purificare scandio, ittrio e singoli metalli magnetici di terre rare di alto valore potrebbe rivoluzionare il settore. La semplicità che vediamo nella tecnologia potrebbe far ben sperare per il passaggio alla produzione industriale. Siamo onorati e onorati che CMI e il team di ricerca ci abbiano scelto come membro del team e utilizzeranno le nostre materie prime a bassissimo contenuto di torio provenienti dal Wyoming e dall’Arizona. Questo progetto si adatta perfettamente alla nostra missione risorse per il futuro rinnovabile in modo responsabile.”

Un notevole vantaggio della materia prima allanite di WRE è il basso livello di uranio e torio. Questi elementi radioattivi comunemente coesistono in molte altre materie prime REE e rappresentano oneri ambientali ed economici a causa della loro radioattività. L’approccio del team basato sulla lanmodulina offre numerosi vantaggi unici rispetto ai metodi precedenti, tra cui la compatibilità con i percolati di basso grado, l’eliminazione di solventi nocivi e la capacità di ottenere una separazione di elevata purezza di alcuni REE critici.

Il Critical Materials Institute è un hub di innovazione energetica DOE guidato da Ames Laboratory che cerca di accelerare soluzioni scientifiche e tecnologiche innovative per sviluppare catene di approvvigionamento resilienti e sicure per i metalli delle terre rare e altri materiali fondamentali per il successo delle tecnologie di energia pulita. Il team di ricerca comprende Park e Ziye Dong di LLNL, Cotruvo e Sarma Pisupati di Penn State, Hongyue Jin dell’Università dell’Arizona e Weems di Western Rare Earths.


Articolo precedenteLa conversione dei rifiuti organici in biogas fa bene al clima, ma la prevenzione dei rifiuti è molto meglio
Articolo successivoL’energia solare ed eolica sono fondamentali per la decarbonizzazione della Svizzera