Extracción y reciclaje de tierras raras

Descripción

Los elementos de tierras raras (ETR) comprenden 17 elementos metálicos químicamente similares esenciales para la tecnología avanzada, incluida la electrónica, las energías renovables y las aplicaciones militares. Sus propiedades magnéticas, luminiscentes y electroquímicas únicas los hacen insustituibles en la industria moderna. Sin embargo, la extracción de estos metales y su reciclado de los productos se han convertido en retos importantes debido a las preocupaciones medioambientales y a la escasez de recursos.

Métodos de extracción y retos

El principal método de extracción de tierras raras consiste en extraer minerales que contienen REEs, normalmente bastnäsite, monacita y xenotima. Los minerales extraídos se someten a procesos de beneficio como trituración, molienda, flotación y separación por gravedad para concentrar el contenido de tierras raras. A continuación, los minerales concentrados se tratan químicamente, normalmente mediante lixiviación ácida o alcalina. Estos procesos generan mucha contaminación ambiental, sobre todo residuos radiactivos y tóxicos. Por ejemplo, existen impurezas de torio y uranio en los minerales de tierras raras, que son responsables de riesgos medioambientales y para la salud humana.

Otro método de extracción muy extendido es la extracción por disolvente e intercambio iónico. El intercambio iónico separa eficazmente los REEs con resinas que retienen selectivamente algunos iones de tierras raras. La extracción con disolventes, con soluciones alcalinas o ácidas y disolventes orgánicos, separa los elementos individuales de las tierras raras mediante lavado repetitivo. Por muy eficaz que sea, la extracción con disolventes consume mucha energía y genera disolventes residuales tóxicos, cuya eliminación requiere una gestión adecuada de los residuos.

Prácticas de reciclaje e innovaciones

Dadas las dificultades medioambientales y económicas de la minería de tierras raras, el reciclado de los REEs de los residuos electrónicos es ahora esencial. El reciclaje ofrece una solución más sostenible al disminuir la dependencia de la minería, reducir su impacto en el medio ambiente y disminuir los riesgos de la cadena de suministro.

Las técnicas de reciclaje actuales incluyen las hidrometalúrgicas, pirometalúrgicas y biohidrometalúrgicas. Los procesos que pertenecen al reciclaje hidrometalúrgico incluyen la lixiviación química y la extracción con disolventes, que se utiliza ampliamente para reciclar imanes de tierras raras utilizados en discos duros de ordenadores, vehículos eléctricos y turbinas eólicas. El reciclaje pirometalúrgico se centra en operaciones de fundición a alta temperatura para la recuperación de metales con la limitación del consumo excesivo de energía y la formación de gases nocivos.

Un avance prometedor es la biohidrometalurgia, que utiliza microorganismos como bacterias y hongos para lixiviar metales de los residuos electrónicos en condiciones suaves. Esta técnica reduce significativamente los requisitos energéticos, genera un mínimo de subproductos nocivos y es respetuosa con el medio ambiente. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

¿Para qué se utilizan habitualmente los elementos de tierras raras?

Los elementos de tierras raras se utilizan ampliamente en electrónica, tecnologías de energías renovables (turbinas eólicas y paneles solares), vehículos eléctricos, dispositivos médicos y equipos militares debido a sus propiedades magnéticas, luminiscentes y catalíticas.

¿Por qué es importante el reciclaje de elementos de tierras raras?

El reciclaje de elementos de tierras raras ayuda a reducir la dependencia de la minería, mitiga los daños medioambientales, garantiza un suministro sostenible y disminuye los riesgos geopolíticos relacionados con la disponibilidad de recursos.

¿Cuáles son los principales retos asociados a la extracción de tierras raras?

Los principales retos incluyen la contaminación medioambiental, la generación de residuos radiactivos, el elevado consumo de energía, los complejos procesos de separación y los riesgos asociados para la salud de los trabajadores.

¿Qué elemento de las tierras raras se recicla con más frecuencia?

El neodimio, que se encuentra principalmente en potentes imanes utilizados en vehículos eléctricos, turbinas eólicas y aparatos electrónicos, es actualmente el elemento de tierras raras más reciclado debido a su alto valor económico y a su amplia aplicación.

¿Qué innovaciones futuras podrían mejorar el reciclaje de tierras raras?

Innovaciones como la biohidrometalurgia, la mejora de los métodos de extracción química, el diseño avanzado de materiales para facilitar el reciclado y el desarrollo de sistemas de reciclado de circuito cerrado podrían mejorar significativamente la eficiencia y el respeto medioambiental del reciclado de tierras raras.