Novo Sensor para Extração de Terras Raras

Prévia do material em texto

1/3
Novo sensor ajuda a extração rara da Terra a partir da
drenagem ácida de minas
Um sensor de proteína desenvolvido por pesquisadores que brilha verde quando encontra o elemento
terra rare terbium poderia estimular o progresso em direção à mineração de elementos de terras raras
na drenagem de minas ácidas nos Estados Unidos.
A ferramenta é o primeiro sensor baseado em luminescência a quantificar o terbium em níveis
extremamente baixos em uma amostra ambiental complexa e ácida. Se comercializado, poderia equipar
os garimpeiros com a capacidade de procurar o elemento economicamente importante no rejeiamento
de minas abandonados.
Elementos de terras raras são componentes essenciais em turbinas eólicas e veículos elétricos.
Tecnologias para minerar fontes de terras raras de baixo grau – como subprodutos de carvão, resíduos
elétricos e efluentes de mina – estão atraindo dólares federais de pesquisa nos Estados Unidos.
“É realmente um método muito simples, e tem uma sensibilidade semelhante ao
estado da arte.”
“É realmente um método muito simples, e tem uma sensibilidade semelhante ao estado da arte”, disse o
químico Joseph Cotruvo, da Universidade Estadual da Pensilvânia, que desenvolveu o sensor com
outros dois. A ferramenta, que ainda está em pesquisa e desenvolvimento, foi realizada, bem como
instrumentos de laboratório altamente precisos, mas seria mais rápida e fácil de operar.
https://eos.org/science-updates/geological-surveys-unite-to-improve-critical-mineral-security
https://science.psu.edu/chem/people/juc96
2/3
“Se o sensor puder ser produzido em massa ou reutilizado, isso contribuiria muito para reduzir os custos
de caracterização da produção doméstica de terras raras”, disse Scott Crawford, empreiteiro do
Laboratório Nacional de Tecnologia de Energia (NETL) em Pittsburgh, que não esteve envolvido no
desenvolvimento do sensor. O aumento da produção de terras raras nos Estados Unidos é crucial para a
segurança econômica, ambiental e nacional do país, disse ele.
Outros pesquisadores também estão desenvolvendo novas maneiras de sentir terras raras.
Pesquisadores da NETL testaram sensores de fibra óptica em líquido, e cientistas do Laboratório
Nacional de Idaho estão trabalhando em um sensor usando detecção luminescente.
Iluminador de Tíbium
O novo sensor vem de uma proteína descoberta na bactéria Methylorubrum extorquens, que vive em
solos, em plantas e em outros ambientes. O sensor pode ser usado como parte de um dispositivo para
alertar os técnicos de campo quando o terbium aparece na drenagem ácida da mina.
A proteína lanmodulina detecta seletivamente o terbium, mesmo na presença de outras terras raras ou
metais pesados dissolvidos em uma solução. Os pesquisadores usaram o triptofano, um
fotossensibilizador que absorve a luz de forma mais eficiente do que o terbium, para transferir energia
para o terbium para excitá-lo. O Tórbio então emite luz em vários comprimentos de onda, sendo o mais
intenso uma luz esverdeada a 545 nanômetros. A luminescência se torna mais intensa com mais terbium
presente.
“O tédio é na verdade uma das terras raras mais valiosas, e foi considerado uma
das cinco terras raras que são mais economicamente críticas.”
O sensor funcionou bem quando testado na drenagem ácida de minas da emenda de carvão Gatadora
Inferior, mesmo com baixos níveis de terbium (por ordem de peças por bilhão), uma solução altamente
ácida e na presença de altas concentrações de outras terras raras e metais pesados.
A descoberta foi “realmente emocionante, porque o símio é realmente uma das terras raras mais
valiosas, e foi considerada uma das cinco terras raras que são economicamente mais críticas”, disse a
principal autora Emily Featherston, doutoranda em química da Universidade Estadual da Pensilvânia. A
equipe publicou seus resultados no Journal of the American Chemical Society.
“Este trabalho representa um avanço significativo no campo da detecção de terras raras”, disse
Crawford. “O sensor deve ser extraordinariamente seletivo, semelhante a encontrar a proverbial agulha
em um palheiro, ligando-se especificamente a terras raras e não a outros elementos da amostra.”
Uma limitação do sensor é que os metais devem estar em uma solução líquida para serem detectados –
a luz UV pode ser bloqueada por sólidos, disse Cotruvo. Ele esperava que o sensor fosse totalmente
desenvolvido dentro de 5 anos e projetado para detectar outras terras raras valiosas também.
De resíduos à receita
Atualmente, os EUA. O Departamento de Energia (DOE) está financiando mais de 30 projetos para obter
elementos de terras raras da mineração de carvão e seus resíduos. As cinzas de carvão, rocha de lixo,
https://scholar.google.com/citations?user=QCow9mf5E5oC&hl=en
https://netl.doe.gov/node/5689
https://netl.doe.gov/node/10821
https://netl.doe.gov/node/10821
https://data.doi.gov/dataset/lower-kittanning-coal-bed-known-areal-extent-outcrop-in-pennsylvania-ohio-west-virginia-and-mar
https://science.psu.edu/chem/people/erf16
https://science.psu.edu/chem/people/erf16
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06360
https://cen.acs.org/materials/inorganic-chemistry/coal-new-source-rare-earths/96/i28
3/3
carvão de lenhite jovem, lodo e drenagem ácida de minas são tesouros de elementos de terras raras,
mas a tecnologia necessária para extrair os materiais valiosos ainda não atingiu o mercado comercial.
Quarenta minas de rocha dura nos Estados Unidos produzem 17-27 bilhões de
galões de água poluída anualmente.
A drenagem ácida da mina se forma a partir da saída de água das minas subterrâneas. Os minerais
contendo enxofre na rocha transformam a água fluindo por ela ácida. Por sua vez, a água ácida lixivia os
metais pesados (incluindo terras raras) da rocha. A água altamente corrosiva ameaça a vida aquática e
o abastecimento de água.
Quarenta minas de rocha dura nos Estados Unidos produzem de 17 a 27 bilhões de galões de água
poluída anualmente, de acordo com a organização ambiental sem fins lucrativos Earthworks em 2013.
Mas a conversão do desperdício em receita tornou-se uma prioridade do DOE e do NETL. Em um
relatório para os EUA. O Congresso em 2017, os grupos disseram que duas áreas de carvão e cinzas de
carvão nos Estados Unidos poderiam fornecer milhões de toneladas de elementos de terras raras, o que
está bem acima da demanda doméstica de 100 mil toneladas por ano.
Nos últimos anos, a China produziu e forneceu uma média de 90% dos elementos globais de terras
raras, de acordo com os EUA. Levantamento geológico . Em 2019, o país ameaçou reduzir a oferta
durante as tensões comerciais com o governo Trump.
—Jenessa Duncombe (?jrdscience), Escritora da equipe
Citação: Duncombe, J. (2021), o novo sensor ajuda a extração de terras raras da drenagem ácida de minas, Eos, 102,
https://doi.org/10.1029/2021EO210629. Publicado em 29 de novembro de 2021.
Texto ? 2022. Os autores. CC BY-NC-ND 3.0 (em versão 3.0)
 
Exceto quando indicado de outra forma, as imagens estão sujeitas a direitos autorais. Qualquer reutilização sem permissão expressa do
proprietário dos direitos autorais é proibida.
https://pubs.usgs.gov/pp/1802/o/pp1802o.pdf
https://www.abc.net.au/news/2019-06-06/rare-earth-what-happens-if-china-cuts-global-supplies/11167100
https://twitter.com/jrdscience
https://doi.org/10.1029/2021EO210629
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/