Uma equipa de investigadores criou uma molécula com carga elétrica que usa eletricidade, em vez de químicos, para extrair metais de resíduos eletrónicos.
Cientistas da University of Illinois Urbana-Champaign criaram uma molécula que usa eletricidade para extrair metais.
A técnica reduz os reagentes químicos necessários para recuperar metais valiosos a partir de resíduos eletrónicos, fluxos de mineração e resíduos industriais.
A molécula reúne três funções numa só estrutura: liga-se seletivamente a iões metálicos, tem uma carga elétrica permanente e mantém-se solúvel no líquido orgânico usado durante a extração.
Essa carga incorporada permite que a eletricidade controle diretamente a molécula durante a separação.
Em vez de dependerem de reagentes químicos adicionais para desencadear as reações que capturam e libertam os metais, os investigadores podem usar um sinal elétrico.
A equipa demonstrou o método ao recuperar ouro de forma seletiva a partir de lixiviados de resíduos eletrónicos, e mostrou como um processo de extração que sempre dependeu de químicos pode passar a ser controlado por eletricidade.
Os resultados do estudo foram apresentados num artigo recentemente publicado na ACS Energy Letters.
O trabalho parte de um sistema de 2024, criado pelo mesmo grupo, para a extração líquido-líquido contínua mediada eletroquimicamente, ou e-LLE.
Esse processo usava eletricidade para substituir muitos dos ácidos e bases da extração convencional de metais, mas ainda precisava de reagentes químicos adicionais para fechar o ciclo.
A nova abordagem elimina esse passo ao alterar a própria molécula de extração, explica o Interesting Engineering.
“A nova molécula tem uma carga permanente incorporada que funciona como eletrólito e deixa o líquido conduzir corrente elétrica”, detalhou a primeira autora do estudo, Deborah Schmitt, em comunicado.
“É isso que permite que as reações redox sejam movidas por eletricidade, e não por químicos. Este trabalho eletrifica por completo um processo de separação que a indústria faz, hoje, com forte dependência de reagentes químicos”, acrescenta.
A molécula pode ser ativada eletricamente para se ligar ao metal pretendido e levá-lo para uma fase orgânica. Depois, uma mudança no seu estado elétrico liberta o metal, o que permite que o ciclo de extração continue sem os reagentes químicos intermédios dos métodos convencionais.
“É a primeira vez que conseguimos fazer extração eletroquímica por solvente da forma como sonhávamos”, afirmou Xiao Su, professor da U.Illinois e autor principal do artigo. “Carregamos a molécula, ela liga-se ao metal, leva-o para a fase orgânica e depois a eletricidade volta a libertá-lo”.
Os investigadores dizem que o método reduziu o consumo de químicos em uma a duas ordens de grandeza. Cortar estes químicos pode reduzir os resíduos e, ao mesmo tempo, simplificar a extração.
O ouro serviu como “case study”, mas os investigadores dizem que o desenho da molécula pode ser adaptado para separar outros metais valiosos.
Entre eles estão os metais do grupo da platina dos catalisadores automóveis e, potencialmente, elementos críticos que se encontram em rejeitados de minas e noutros fluxos de resíduos complexos.
“Como a plataforma eletroquímica se mantém praticamente igual, a química do extratante pode ser ajustada para visar metais diferentes, consoante a aplicação”, explica Aderiyike Aguda, estudante de doutoramento e coautora do artigo.
O avanço central não é, portanto, apenas recuperar ouro com eletricidade; é criar uma estrutura molecular que pode ser afinada para metais diferentes sem grandes alterações ao processo eletroquímico de base.
“No fundo, este trabalho destravou os fundamentos por trás disto, a forma de pensar o problema”, conclui Su.
(ZAP)