Las instalaciones de reciclaje recogen vidrio y mercurio de las bombillas fluorescentes desechadas, pero la iluminación desechada también podría proporcionar metales de tierras raras para su reutilización. No todos los 17 metales conocidos como tierras raras están ampliamente disponibles y no se extraen fácilmente con los métodos de reciclaje existentes.

Ahora, los investigadores han encontrado una forma más sencilla de recolectar partículas ligeramente magnéticas que contienen metales de tierras raras de bombillas fluorescentes gastadas. El equipo describe su método de cromatografía magnetizada de prueba de concepto en ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Muchas tecnologías modernas, como los vehículos eléctricos y los microchips, utilizan tierras raras debido a sus características magnéticas, eléctricas y ópticas únicas. Sin embargo, sólo un puñado de países tienen depósitos sin explotar de estos metales. El reciclaje a gran escala de tierras raras provenientes de dispositivos obsoletos y rotos es un desafío porque los metales están integrados en diferentes componentes y están presentes solo en pequeñas cantidades.

En las lámparas fluorescentes desechadas, se encuentran mezclas de fósforos de tierras raras, las sustancias que contribuyen al color de la luz, en una fina capa dentro de la bombilla. Por eso, Laura Kuger, Matthias Franzreb y sus colegas querían desarrollar un método de baja tecnología para recolectar fácilmente estos fósforos aprovechando las débiles propiedades magnéticas de los elementos.

Los investigadores utilizaron una bobina de alambre para aplicar externamente un campo magnético a una columna de cromatografía de vidrio llena de discos apilados de malla de acero inoxidable. Luego prepararon una muestra de demostración para pasarla a través de la columna y ver si podía capturar los fósforos.

En primer lugar, los investigadores obtuvieron de un fabricante de lámparas tres fósforos de tierras raras débilmente magnéticos diferentes. A continuación, el equipo imitó piezas antiguas de lámparas fluorescentes mezclando partículas de fósforo en una solución líquida con óxido de sílice no magnético y nanopartículas de óxido de hierro fuertemente magnéticas, que representan componentes de vidrio y metal en las bombillas, respectivamente.

Luego, cuando el líquido se inyectó y fluyó a través de la columna de cromatografía, las nanopartículas de fósforo y óxido de hierro se adhirieron a la malla de acero inoxidable magnetizada, mientras que el agua y las partículas de sílice salieron por el otro extremo.

Para eliminar los fósforos de la columna, los investigadores redujeron lentamente la fuerza del campo magnético externo mientras enjuagaban la columna con líquido. Finalmente, las nanopartículas de óxido de hierro fuertemente magnéticas se liberaron de la columna cuando se apagó el campo magnético.

Los investigadores observaron que su método recuperaba el 93% de los fósforos de tierras raras de la mezcla inicial que imitaba los componentes de la lámpara. Si bien se necesita más trabajo para separar elementos individuales de tierras raras de los fósforos y ampliar el método para aplicaciones de reciclaje industrial, Kuger, Franzreb y sus colegas dicen que su enfoque es un paso hacia una forma práctica de convertir bombillas viejas en nuevas tecnologías para un futuro más brillante y sostenible.

Más información: Laura Kuger et al, Diseño de un proceso de cromatografía controlado por campo magnético para el fraccionamiento eficiente y selectivo de fósforos de tierras raras de lámparas fluorescentes al final de su vida útil, ACS Química e ingeniería sostenibles (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c05707

Proporcionado por la Sociedad Química Estadounidense