Los metales escasos se encuentran en una amplia gama de objetos cotidianos que nos rodean. Son complicados de extraer, difíciles de reciclar y tan raros que varios de ellos se han convertido en "minerales de conflicto" que pueden promover conflictos y opresión. Una encuesta en la Universidad de Tecnología de Chalmers ahora muestra que existen posibles soluciones basadas en tecnología que pueden reemplazar muchos de los metales con nanomateriales de carbono. como el grafeno.

Se pueden encontrar en su computadora, en tu teléfono móvil, en casi todos los demás equipos electrónicos y en muchos de los plásticos que le rodean. La sociedad depende en gran medida de los metales escasos, y esta dependencia tiene muchas desventajas.

Metales escasos como el estaño, plata, el tungsteno y el indio son raros y difíciles de extraer ya que las concentraciones trabajables son muy pequeñas. Esto asegura que los metales sean muy buscados y que su extracción sea un caldo de cultivo para los conflictos. como en la República Democrática del Congo donde financian conflictos armados.

Además, son difíciles de reciclar de forma rentable, ya que a menudo están presentes en pequeñas cantidades en varios componentes, como la electrónica.

Rickard Arvidsson y Björn Sandén, investigadores en análisis de sistemas ambientales en la Universidad Tecnológica de Chalmers, Ahora hemos examinado una solución alternativa:sustituir los escasos metales por nanomateriales de carbono. Estas sustancias, la más conocida de las cuales es el grafeno, son materiales fuertes con buena conductividad, como metales escasos.

"Ahora, el desarrollo de la tecnología nos ha permitido hacer un mayor uso del elemento común carbono, "dice Sandén." Hoy en día hay muchos nanomateriales de carbono nuevos con propiedades similares a los metales. Es una nueva pista bienvenida y es importante invertir tanto en el reciclaje como en la sustitución de metales escasos a partir de ahora ".

Los investigadores de Chalmers han estudiado las principales aplicaciones de 14 metales diferentes, y al revisar las patentes y la literatura científica, se ha investigado la posibilidad de reemplazarlas por nanomateriales de carbono. Los resultados proporcionan una visión general única de la investigación y el desarrollo tecnológico en el campo.

Según Arvidsson y Sandén, el resumen muestra que ya se está produciendo un cambio del uso de metales escasos a los nanomateriales de carbono.

"Existen posibles soluciones basadas en tecnología para reemplazar 13 de los 14 metales por nanomateriales de carbono en sus aplicaciones más comunes. El desarrollo de la tecnología se encuentra en diferentes etapas para diferentes metales y aplicaciones, pero en algunos casos, como el indio y el galio, Los resultados son muy prometedores, "Dice Arvidsson.

"Esto ofrece esperanza, "dice Sandén." En el debate sobre las limitaciones de recursos, economía circular y manipulación de materiales por parte de la sociedad, la atención se ha centrado durante mucho tiempo en el reciclaje y la reutilización. La sustitución es una alternativa potencial que no se ha explorado en la misma medida y a medida que los problemas de recursos se vuelven más urgentes, ahora tenemos más herramientas con las que trabajar ".

Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en el Revista de producción más limpia . Arvidsson y Sandén enfatizan que existen importantes beneficios potenciales al reducir el uso de metales escasos, y esperan poder fortalecer los argumentos a favor de una mayor investigación y desarrollo en el campo.

"Imagínese poder reemplazar metales escasos con carbono, "Dice Sandén." Extraer el carbono de la biomasa crearía un ciclo natural ".

"Dado que el carbono es un material tan común y fácilmente disponible, también sería posible reducir los conflictos y problemas geopolíticos asociados a estos metales, "Dice Arvidsson.

Al mismo tiempo, señalan que se necesita más investigación en el campo para hacer frente a los nuevos problemas que puedan surgir si se reemplazan los metales escasos.

"Los nanomateriales de carbono son solo un descubrimiento relativamente reciente, y hasta ahora el conocimiento sobre su impacto ambiental desde la perspectiva del ciclo de vida es limitado. Pero, en general, parece haber un potencial de bajo impacto ambiental, "Dice Arvidsson.

Hechos:

Los nanomateriales de carbono se componen exclusiva o principalmente de carbono, y son materiales fuertes con buena conductividad. Varios metales escasos tienen propiedades similares. Los metales se encuentran por ejemplo, en cables, pantallas delgadas, retardantes de llama, protección contra la corrosión y condensadores.

Rickard Arvidsson y Björn Sandén de la Universidad Tecnológica de Chalmers han investigado si los nanomateriales de carbono grafeno, los fullerenos y los nanotubos de carbono tienen el potencial de reemplazar 14 metales escasos en sus principales áreas de aplicación (ver tabla en la imagen adjunta). Encontraron posibles soluciones basadas en tecnología para reemplazar los metales con nanomateriales de carbono para todas las aplicaciones, excepto el oro en joyería. Los metales que estamos más cerca de poder sustituir son el indio, galio, berilio y plata.