Una nueva investigación dirigida por Sandia National Laboratories ha descubierto que el ácido cítrico, un disolvente inocuo de uso alimentario, puede utilizarse para extraer los codiciados metales de tierras raras de las cenizas de carbón.
En una de las inesperadas bondades de la naturaleza, se ha utilizado un disolvente inocuo de uso alimentario para extraer los codiciados metales de tierras raras de las cenizas de carbón, reduciendo la cantidad de cenizas sin dañar el medio ambiente y aumentando al mismo tiempo un importante recurso nacional.
Las cenizas de carbón son el residuo no deseado pero ampliamente presente en las centrales eléctricas de carbón.
Los metales de las tierras raras se utilizan en diversos equipos de alta tecnología, desde teléfonos inteligentes hasta submarinos. El método de separación, que utiliza dióxido de carbono, agua y ácido cítrico de calidad alimentaria, es objeto de una solicitud de patente de Sandia.
«Esta técnica no sólo recupera los metales de tierras raras de forma inocua para el medio ambiente, sino que además mejoraría el entorno al reducir la toxicidad de los residuos de carbón que salpican Estados Unidos», afirma Guangping Xu, investigador principal de Sandia en el proyecto. «La extracción inofensiva de metales de tierras raras de las cenizas de carbón no sólo proporciona una fuente nacional de materiales esenciales para los chips de ordenador, los teléfonos inteligentes y otros productos de alta tecnología -incluidos los aviones de combate y los submarinos-, sino que también hace que las cenizas de carbón sean más limpias y menos tóxicas, lo que permite su reutilización directa como relleno de hormigón o tierra vegetal agrícola.»
El método, si se adopta de forma generalizada, podría convertir las cenizas de carbón, actualmente un paria medioambiental, en un producto comercialmente viable, dijo Guangping.
Método ecológico para extraer metales de tierras raras
Los ácidos más comunes utilizados como separadores químicos en la minería -ácidos nítrico, sulfúrico o fosfónico- también son capaces de extraer metales de tierras raras de las cenizas de carbón, pero producen grandes cantidades de residuos ácidos, dejando el medio ambiente en peor estado que antes.
«Los ácidos nocivos para el medio ambiente elevarían los costes de limpieza más allá de la viabilidad económica en Estados Unidos», dijo Guangping.
Guangping puso en práctica el proceso de Sandia, que utiliza ácido cítrico como portador de los metales de tierras raras para que se separen de las cenizas de carbón, el material anfitrión.
El proceso de extracción se ve facilitado por el uso de un disolvente de dióxido de carbono supercrítico. El colega de Guangping en Sandia, Yongliang Xiong, sugirió el ácido cítrico, un producto químico comúnmente utilizado y respetuoso con el medio ambiente para mantener los metales en solución.
Guangping descubrió que en menos de un día, a 70 grados C (158 grados F) y 1.100 libras por pulgada cuadrada de presión (unas 70 veces la presión atmosférica ordinaria), el método extraía el 42% de los metales de tierras raras presentes en las muestras de residuos de carbón.
Las minas chinas, donde se encuentra el 95% de los recursos mundiales de metales de tierras raras, consiguen una separación menos eficaz y utilizan métodos perjudiciales para el medio ambiente.
«En teoría, una empresa estadounidense podría utilizar esta técnica para extraer carbón y subproductos del carbón en busca de metales de tierras raras y competir con la minería china», dijo Guangping. Además, por motivos de seguridad nacional de Estados Unidos «probablemente sea razonable tener fuentes alternativas de metales de tierras raras para evitar estar a merced de un suministro extranjero.»
La desintoxicación de las cenizas de carbón para su reutilización debería merecer por sí sola el esfuerzo, dijo. No hay escasez de cenizas de carbón como materia prima.
Según un artículo publicado ya en 2016 en la revista Environmental Science and Technology, «se generan aproximadamente 115 millones de toneladas métricas de productos de la combustión del carbón al año, y esta suma incluye 45 millones de toneladas de cenizas volantes.», Estas cifras siguen siendo de interés hoy en día, dijo Guangping.
«Si no desintoxicamos y reutilizamos las cenizas de carbón, se abandonarán en el lugar y su limpieza costará miles de millones de dólares a largo plazo», dijo. Para que ese resultado sea menos probable, «esperamos probar nuestras técnicas de extracción en volúmenes más grandes y en una variedad de fuentes de carbón en un futuro próximo».
El secuestro de carbono también es una posibilidad
Esta tecnología también podría abrir una nueva vía para la reutilización y el secuestro del dióxido de carbono, dijo el colega de Guangping en Sandia, Mark Rigali, que con Guangping está explorando el uso del ácido cítrico y el dióxido de carbono supercrítico para extraer metales de pizarras de petróleo y gas que suelen ser ricas en metales.
«El ácido cítrico y el dióxido de carbono supercrítico pueden utilizarse de forma rentable para extraer metales y eliminar el dióxido de carbono bajo tierra», explica Mark.
El almacenamiento subterráneo del dióxido de carbono evitará que entre en la atmósfera y contribuya al cambio climático.
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