Científicos de la Universidad de California Santa Bárbara han desarrollado un filtro simple para elementos de tierras raras que podría transformar el reciclaje de estos metales cruciales y garantizar un suministro doméstico limpio.
La técnica, publicada en Communications Chemistry por el profesor Justin Wilson en colaboración con REEGen, utiliza un quelante llamado macropa para extraer tierras raras de productos al final de su vida útil como teléfonos, baterías y convertidores catalíticos.
Los elementos de tierras raras sustentan la era de la información y son omnipresentes en tecnologías inteligentes, materiales de alto rendimiento y catalizadores industriales, pero su recuperación es compleja, peligrosa y costosa.
El nuevo enfoque combina las ventajas de la extracción en estado sólido con química de precisión, buscando hacer el reciclaje de tierras raras atractivo económica, logística y ambientalmente.
Los elementos de tierras raras abarcan escandio, itrio y elementos desde lantano hasta lutecio, ubicados en la parte más profunda de la tabla periódica, y aunque no son tan raros como indica su nombre, son difíciles de obtener en forma pura.
El laboratorio de Wilson se enfoca en quelantes que se unen a metales como pinzas de cangrejo. En 2024 sintetizaron G-macropa, que se une preferentemente a iones metálicos grandes como las tierras raras a temperatura ambiente.
Wilson desarrolló un material simple que elimina iones de tierras raras del biolixiviado, similar a como un filtro de agua elimina iones metálicos del agua del grifo, pero aprovechando la selectividad única del quelante macropa.
Cuando pasaron el biolixiviado de REEGen por el dispositivo, el proceso cuadruplicó la concentración de tierras raras del 5% en número de átomos a más del 21% molar.
La adición de oxalato para eliminar exceso de hierro mejoró aún más la concentración, obteniendo una solución con casi 59% molar de tierras raras, lista para uso tras un simple enjuague con ácido clorhídrico.
Yangyang Gao, autor principal e investigador postdoctoral, explicó que se dedican a desarrollar "estrategias limpias y ecológicas" para extracción, enriquecimiento y separación de tierras raras.
Sean Medin, director de tecnología de REEGen, señala que actualmente "nadie está extrayendo tierras raras de escorias automotrices" debido a complicaciones logísticas, de seguridad y regulatorias.
El filtro está bien contenido, genera menos residuos y simplifica el proceso, facilitando la instalación de estos sistemas in situ comparado con químicos agresivos del procesamiento tradicional.
La técnica se presta a diversas aplicaciones como extracción de recursos, reciclaje y remediación ambiental, con potencial para atacar diferentes iones metálicos como mercurio, cadmio y plomo.
El costo es actualmente el factor limitante ya que macropa es una molécula difícil de fabricar que requiere muchos pasos, pero el laboratorio trabaja en quelantes más simples con propiedades similares.
Wilson expresó preocupación por posibles recortes de financiación federal, declarando que "vamos a sufrir como nación" si se reducen fondos de agencias cruciales para la seguridad nacional como el suministro de tierras raras.
