Un equipo de químicos en Canadá ha desarrollado una forma de procesar metales sin usar solventes y reactivos tóxicos.

El sistema, que también consume mucha menos energía que las técnicas convencionales, podría reducir en gran medida el impacto ambiental de la producción de metales a partir de materias primas o de productos electrónicos de posconsumo.

"En un momento en que los depósitos naturales de metales están en declive, existe un gran interés en mejorar la eficiencia del refinamiento y reciclaje de metales, pero se están presentando pocas tecnologías disruptivas, "dice Jean-Philip Lumb, profesor asociado en el Departamento de Química de la Universidad McGill. "Eso es lo que hace que nuestro avance sea tan importante".

El descubrimiento surge de una colaboración entre Lumb y Tomislav Friscic en McGill en Montreal, y Kim Baines de Western University en Londres, Ont. En un artículo publicado recientemente en Avances de la ciencia , los investigadores describen un enfoque que utiliza moléculas orgánicas, en lugar de cloro y ácido clorhídrico, para ayudar a purificar el germanio, un metal ampliamente utilizado en dispositivos electrónicos. Los experimentos de laboratorio de los investigadores han demostrado que la misma técnica se puede utilizar con otros metales, incluyendo zinc, cobre, manganeso y cobalto.

La investigación podría marcar un hito importante para el movimiento de la "química verde", que busca reemplazar los reactivos tóxicos usados ​​en la fabricación industrial convencional con alternativas más amigables con el medio ambiente. La mayoría de los avances en esta área han involucrado la química orgánica:la síntesis de compuestos a base de carbono utilizados en productos farmacéuticos y plásticos, por ejemplo.

"Las aplicaciones de la química verde van muy por detrás en el área de los metales, Lumb dice. Sin embargo, los metales son tan importantes para la sostenibilidad como cualquier compuesto orgánico. Por ejemplo, los dispositivos electrónicos requieren numerosos metales para funcionar ".

Tomando una página de la biología

No hay un solo mineral rico en germanio, por lo que generalmente se obtiene de las operaciones mineras como un componente menor en una mezcla con muchos otros materiales. A través de una serie de procesos, esa mezcla de materia se puede reducir a germanio y zinc.

"En la actualidad, para aislar el germanio del zinc, es un proceso bastante desagradable, "Explica Baines. El nuevo enfoque desarrollado por McGill y los químicos occidentales" le permite obtener germanio a partir del zinc, sin esos desagradables procesos ".

Para lograr esto, los investigadores tomaron una página de la biología. El laboratorio de Lumb durante años ha realizado investigaciones sobre la química de la melanina, la molécula del tejido humano que da color a la piel y al cabello. La melanina también tiene la capacidad de unirse a los metales. "Hicimos la pregunta:'Aquí está este biomaterial con una función exquisita, ¿Sería posible utilizarlo como modelo para nuevos tecnologías más eficientes? '"

Los científicos se unieron para sintetizar una molécula que imita algunas de las cualidades de la melanina. En particular, este "cofactor orgánico" actúa como un mediador que ayuda a extraer el germanio a temperatura ambiente, sin utilizar disolventes.

Siguiente paso:escala industrial

El sistema también aprovecha la experiencia de Friscic en mecanoquímica, una rama emergente de la química que se basa en la fuerza mecánica, en lugar de los disolventes y el calor, para promover reacciones químicas. Los frascos de molienda que contienen bolas de acero inoxidable se agitan a altas velocidades para ayudar a purificar el metal.

"Esto muestra cómo las colaboraciones pueden conducir naturalmente a la innovación orientada a la sostenibilidad, "Dice Friscic." La combinación de una química nueva y elegante con técnicas mecanoquímicas sin solventes nos llevó a un proceso que es más limpio en virtud de eludir el procesamiento a base de cloro, pero también elimina la generación de residuos tóxicos de disolventes "

El siguiente paso en el desarrollo de la tecnología será demostrar que se puede implementar económicamente a escala industrial. para una variedad de metales.

"Hay una enorme cantidad de trabajo por hacer para llegar de donde estamos ahora a donde debemos ir, "Dice Lumb." Pero la plataforma funciona con muchos tipos diferentes de metales y óxidos metálicos, y pensamos que podría convertirse en una tecnología adoptada por la industria. Buscamos partes interesadas con las que podamos asociarnos para hacer avanzar esta tecnología ".