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Novo tratamento de drenagem ácida de minas transforma resíduos em valiosos minerais críticos
Os elementos de terras raras são um grupo de 17 minerais amplamente utilizados em tecnologias avançadas e designado pelos EUA como crítico para a segurança econômica e nacional do país.
Por Matthew Carroll - 05/08/2020


Poluição ácida da drenagem da mina em um córrego no Condado de Cambria, Pensilvânia. Crédito: Penn State

Uma nova maneira de tratar a drenagem ácida de minas (AMD) poderia ajudar a transformar o problema de poluição ambiental em uma importante fonte doméstica dos elementos críticos de terras raras necessários para produzir tecnologia que varia de smartphones a caças, de acordo com os cientistas da Penn State.

"A drenagem ácida de minas tem sido uma preocupação ambiental significativa há muitas décadas", disse Mohammad Rezaee, professor assistente de engenharia de mineração na Faculdade de Ciências da Terra e Minerais da Penn State. "Esta pesquisa mostra que podemos modificar os processos de tratamento existentes de uma maneira que não apenas atenda às preocupações ambientais, mas ao mesmo tempo recupere elementos valiosos e realmente diminua o custo do tratamento".

Uma equipe de cientistas da Penn State desenvolveu um processo de tratamento em duas etapas que lhes permitiu recuperar maiores concentrações de elementos de terras raras usando quantidades menores de produtos químicos do que era possível anteriormente, disseram os cientistas.

"Esta técnica representa um método eficiente, de baixo custo e ambientalmente amigável para extrair esses minerais valiosos que são usados ​​em uma ampla variedade de produtos industriais e de consumo", disse Sarma Pisupati, professora de energia e engenharia mineral e diretora do Center for Critical Center. Minerais em Penn State.

"Com uma simples modificação dos processos de tratamento existentes , a indústria poderia usar menos produtos químicos e obter mais valor com os resíduos da AMD", disse Rezaee. "Essa é a beleza desta pesquisa".


Os elementos de terras raras são um grupo de 17 minerais amplamente utilizados em tecnologias avançadas e designado pelos EUA como crítico para a segurança econômica e nacional do país. Atualmente, os EUA importam quase 100% desses materiais, com a China produzindo cerca de 85% da oferta mundial.

A AMD das operações de mineração de carvão em Appalachia representa uma fonte doméstica promissora de elementos de terras raras porque geralmente contém altas concentrações de minerais e porque já está sendo coletada e tratada devido a preocupações ambientais, disseram os cientistas.

"No momento, estamos incorrendo em custos apenas para tratar a água e, em muitos casos, nem estamos coletando todos esses minerais", disse Pisupati. "Agora somos capazes de transformar o que foi considerado um resíduo em um recurso valioso".

A AMD ocorre quando a rocha pirita - sulfeto de ferro - desenterrada pela atividade de mineração interage com a água e o ar e depois oxida, criando ácido sulfúrico. O ácido então quebra as rochas circundantes, fazendo com que os metais tóxicos se dissolvam na água, disseram os cientistas.

Os métodos tradicionais de tratamento envolvem a coleta da DMRI em lagoas de retenção e a adição de produtos químicos para neutralizar o pH - um indicador de quão ácida ou básica é uma substância. Isso faz com que os metais dissolvidos precipitem ou se formem em sólidos e se assentem na água. Até 70% dos elementos de terras raras podem ser extraídos como lodo usando esse processo, e o restante é liberado junto com a água tratada, segundo os pesquisadores.

Os cientistas descobriram que poderiam extrair uma concentração mais alta de elementos de terras raras e outros minerais críticos, adicionando dióxido de carbono à AMD e levando-a a um pH neutro de 7, o objetivo da remediação ambiental, em duas etapas separadas.

Usando esse método, 90% do alumínio foi recuperado em um pH de 5 e 85% dos elementos de terras raras foram recuperados em pH 7, relataram os cientistas no Chemical Engineering Journal .

A adição de dióxido de carbono à AMD produz reações químicas que resultam na formação de minerais sólidos chamados carbonitos, disseram os cientistas. Os elementos de terras raras se ligam aos carbonitos extras e precipitam para fora da água a valores mais baixos de pH.

O processo, chamado mineralização de dióxido de carbono, é uma tecnologia emergente usada para remover o excesso de dióxido de carbono da atmosfera. Este estudo representa a primeira vez que foi usado para recuperar grandes concentrações de elementos de terras raras da AMD, disseram os cientistas.

Recuperar a mesma concentração de elementos de terras raras da AMD usando métodos tradicionais de tratamento exigiria a adição de produtos químicos adicionais para aumentar o pH além de 7. Os cientistas disseram que, ao reduzir os custos de recuperação, o novo método de tratamento poderia tornar o mercado doméstico de elementos de terras raras mais competitivo .

"Com uma simples modificação dos processos de tratamento existentes , a indústria poderia usar menos produtos químicos e obter mais valor com os resíduos da AMD", disse Rezaee. "Essa é a beleza desta pesquisa".

 

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