Una nueva forma de tratar el drenaje ácido de las minas (AMD) podría ayudar a transformar el problema de la contaminación ambiental en una importante fuente doméstica de los elementos críticos de tierras raras necesarios para producir tecnologías que van desde teléfonos inteligentes hasta aviones de combate. según los científicos de Penn State.

"El drenaje ácido de minas ha sido una preocupación ambiental significativa durante muchas décadas, "dijo Mohammad Rezaee, profesor asistente de ingeniería de minas en la Facultad de Ciencias de la Tierra y Minerales en Penn State. "Esta investigación muestra que podemos modificar los procesos de tratamiento existentes de una manera que no solo aborde las preocupaciones ambientales, pero al mismo tiempo recupera elementos valiosos y realmente disminuye el costo del tratamiento ".

Un equipo de científicos de Penn State desarrolló un proceso de tratamiento en dos etapas que les permitió recuperar concentraciones más altas de elementos de tierras raras utilizando cantidades más pequeñas de productos químicos de lo que era posible anteriormente. dijeron los científicos.

"Esta técnica representa una Método de bajo costo y respetuoso con el medio ambiente para extraer estos valiosos minerales que se utilizan en una amplia variedad de productos industriales y de consumo, "dijo Sarma Pisupati, profesor de ingeniería energética y de minerales y director del Centro de Minerales Críticos de Penn State.

Los elementos de tierras raras son un grupo de 17 minerales ampliamente utilizados en tecnologías avanzadas y designados por los EE. UU. Como críticos para la seguridad económica y nacional del país. Estados Unidos importa actualmente casi el 100% de estos materiales, con China produciendo alrededor del 85% del suministro mundial.

El AMD de las operaciones de minería de carbón en los Apalaches representa una fuente doméstica prometedora de elementos de tierras raras porque a menudo contiene altas concentraciones de minerales. y porque ya se está recolectando y tratando debido a preocupaciones ambientales, dijeron los científicos.

"Actualmente estamos incurriendo en costos solo para tratar el agua, y en muchos casos ni siquiera estamos recolectando todos estos minerales, ", Dijo Pisupati." Ahora podemos convertir lo que se había considerado un producto de desecho en un recurso valioso ".

La DMAE ocurre cuando la roca de pirita (sulfuro de hierro) desenterrada por la actividad minera interactúa con el agua y el aire y luego se oxida. creando ácido sulfúrico. El ácido luego descompone las rocas circundantes, haciendo que los metales tóxicos se disuelvan en el agua, dijeron los científicos.

Los métodos de tratamiento tradicionales implican recolectar la DMAE en estanques de retención y agregar químicos para neutralizar el pH, un indicador de cuán ácida o básica es una sustancia. Esto hace que los metales disueltos se precipiten, o formar en sólidos, y sedimentar fuera del agua. Hasta el 70% de los elementos de tierras raras se pueden extraer como lodos mediante este proceso, y el resto se libera junto con el agua tratada, según los investigadores.

Los científicos descubrieron que podían extraer una mayor concentración de elementos de tierras raras y otros minerales críticos agregando dióxido de carbono al AMD y luego llevándolo a un pH neutro de 7. el objetivo de la remediación ambiental, en dos pasos separados.

Usando este método, Se recuperó el 90% del aluminio a un pH de 5 y el 85% de los elementos de tierras raras se recuperó a pH 7, los científicos informaron en Revista de Ingeniería Química .

Agregar dióxido de carbono a AMD produce reacciones químicas que dan como resultado la formación de minerales sólidos llamados carbonitas, dijeron los científicos. Los elementos de tierras raras se unen con las carbonitas adicionales y precipitan del agua a valores de pH más bajos.

El proceso, llamada mineralización de dióxido de carbono, es una tecnología emergente que se utiliza para eliminar el exceso de dióxido de carbono de la atmósfera. Este estudio representa la primera vez que se ha utilizado para recuperar grandes concentraciones de elementos de tierras raras de AMD, dijeron los científicos.

Recuperar la misma concentración de elementos de tierras raras de AMD utilizando métodos de tratamiento tradicionales requeriría agregar productos químicos adicionales para aumentar el pH más allá de 7. Los científicos dijeron que al reducir los costos de recuperación, el nuevo método de tratamiento podría hacer más competitivo el mercado nacional de elementos de tierras raras.

"Con una simple modificación de los procesos de tratamiento existentes, la industria podría utilizar menos productos químicos y obtener más valor de los residuos de AMD, ", Dijo Rezaee." Esta es la belleza de esta investigación ".