Un gruppo di ricercatori hanno trovato una possibile nuova fonte di elementi di terre rare nei residui di fosfato di roccia e un modo ecologico per eseguirne l’estrazione, secondo uno studio pubblicato nel Journal of Chemical Thermodynamics .
Questo procedimento potrebbe beneficiare della tecnologia basate su energia pulita, sostengono i ricercatori della Rutgers University-New Brunswick e di altri membri del Critical Materials Institute, uno sforzo del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti volto a rafforzare le catene di approvvigionamento degli Stati Uniti di materiali importanti.
Gli elementi come il neodimio e il disprosio, noti insieme ad altri come terre rare, sono essenziali per le tecnologie che producono energia fotovoltaica, eolica e veicoli avanzati, oltre che per la produzione di componenti elettronici moderni come gli smartphone. La scarsa produzione di questi elementi negli Stati Uniti mette a rischio la sicurezza energetica dell’America. La Cina produce circa il 90 percento di tutte le cosiddette terre rare.
Il loro recupero dai residui di fosfogesso derivati dalla produzione di acido fosforico è una potenziale soluzione. Ogni anno si stima che 250 milioni di tonnellate di roccia fosfatica vengano estratte per produrre acido fosforico per i fertilizzanti. Solo gli Stati Uniti ne hanno estratti circa 28 milioni di tonnellate nel 2017. Gli elementi delle terre rare in genere ammontano a meno dello 0,1 per cento nella roccia fosfatica. Ma in tutto il mondo, circa 100.000 tonnellate di questi elementi all’anno finiscono nei rifiuti di fosfogesso. In pratica vengono buttate terre rare in quantità quasi pari alle 126.000 tonnellate di ossidi di questi elementi prodotti in tutto il mondo ogni anno.
I metodi convenzionali per estrarre elementi di terre rare dai minerali generano milioni di tonnellate di inquinanti tossici e acidi. Ma invece di usare sostanze chimiche aggressive per estrarre gli elementi, un altro metodo potrebbe utilizzare gli acidi organici prodotti dai batteri, sostengono Paul J. Antonick e Zhichao Hu, autori principali dello studio. Sono membri del team di termodinamica guidato dall’autore anziano Richard E. Riman, un illustre professore presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria della Rutgers School of Engineering.
Il team ha provato ad estrarre dal fosfogesso sintetico sei tipi di terre rare, ittrio, cerio, neodimio, samario, europio e itterbio, utilizzando acidi minerali e organici, tra cui una miscela di bio-acidi. Gli scienziati guidati da David Reed all’Idaho National Laboratory hanno prodotto una miscela di bio-acidi, costituita principalmente da acido gluconico, che si trova naturalmente nei frutti e nel miele, facendo crescere i batteri Gluconobacter oxydans sul glucosio. I risultati suggeriscono che il bio-acido ha fatto un buon lavoro nell’estrarre elementi di terre rare dall’acido gluconico puro allo stesso pH (2.1).. Gli acidi minerali (solforico e fosforico), al contrario, non sono riusciti a estrarre gli elementi di terre rare nello stesso scenario. Quando i quattro acidi sono stati testati alla stessa concentrazione, solo l’acido solforico si è dimostrato più efficace del bioacido.
Il passo successivo sarà quello di testare il bio-acido sul fosfogesso industriale e su altri rifiuti generati durante la produzione di acido fosforico che contengono elementi di terre rare. Nel loro studio iniziale, i ricercatori hanno operato su fosfogesso realizzato in laboratorio, in modo da poter facilmente controllare la sua composizione. I campioni industriali, ovviamente, sono più complessi.
Fonte: Phys.org
