Cinzas de carvão dos Apalaches são uma pechincha em elementos de terras raras

Cinzas de carvão dos Apalaches são uma pechincha em elementos de terras raras

O conteúdo de elementos de terras raras nas cinzas de carvão dos EUA mostra que o carvão extraído das Montanhas Apalaches poderia ser o proverbial ganso de ouro para materiais difíceis de encontrar, essenciais para a energia limpa e outras tecnologias emergentes.

Na esteira de um vazamento de cinzas de carvão da 2014 no Dan River, na Carolina do Norte, a partir de um tubo de drenagem rompido, a questão sobre o que fazer com os antigos reservatórios de retenção do país e o futuro resíduo de cinzas de carvão tem sido um tópico contencioso.

Uma idéia particularmente empreendedora é extrair os chamados elementos “raros” de terras raras, como neodímio, európio, térbio, disprósio, ítrio e érbio do carvão queimado. O Departamento de Energia identificou esses metais globalmente escassos como prioritários para seus usos em energia limpa e outras tecnologias emergentes. Mas exatamente o quanto desses elementos estão contidos em diferentes fontes de cinzas de carvão nos EUA nunca havia sido explorado.

Partes por milhão

Pesquisadores da Duke University mediram o conteúdo de elementos de terras raras em amostras de cinzas de carvão que representam todas as principais fontes de carvão nos Estados Unidos. Eles também analisaram quanto desses elementos poderia ser extraído das cinzas usando uma técnica industrial comum.

Os resultados, publicados online na revista Ciência e Tecnologia Ambiental, mostre que o carvão das Montanhas Apalaches contém os elementos mais raros da terra. No entanto, se as tecnologias de extração fossem baratas o suficiente, há uma abundância de elementos de terras raras a serem encontrados em outras fontes também.

"O Departamento de Energia está investindo US $ 20 milhões em pesquisas sobre tecnologias de extração de resíduos de carvão, e há literalmente bilhões de dólares em elementos de terras raras contidos nas cinzas de carvão de nossa nação", diz Heileen Hsu-Kim, professor de civilização. e engenharia ambiental.

"Se um programa fosse avançar, eles claramente escolheriam as cinzas de carvão com a maior quantidade de elementos de terras raras extraíveis, e nosso trabalho é o primeiro estudo abrangente a começar a examinar as opções."


Receba as últimas notícias do InnerSelf


Os pesquisadores coletaram amostras de cinzas de carvão de usinas localizadas principalmente no Meio-Oeste americano que queimam carvão de todo o país, incluindo as três maiores fontes: as Montanhas Apalaches, o sul e o oeste de Illinois e a bacia do Rio Pólo em Wyoming e Montana. O conteúdo de elementos de terras raras foi então testado usando ácido fluorídrico, que é muito mais forte e mais eficiente do que os métodos industriais, mas é muito perigoso para uso em larga escala.

Os resultados mostraram que as cinzas coletadas do carvão da Montanha dos Apalaches possuem a maior quantidade de elementos de terras raras em 591 miligramas por quilograma (ou partes por milhão). As cinzas de Illinois e da bacia do rio Powder contêm 403 mg / kg e 337 mg / kg, respectivamente.

Método de recuperação necessário

Os pesquisadores então usaram uma técnica comum de extração industrial com ácido nítrico para ver quanto dos elementos de terras raras poderiam ser recuperados. As cinzas de carvão das montanhas dos Apalaches tiveram os menores percentuais de extração, enquanto as cinzas da bacia do rio Powder foram as mais altas. Hsu-Kim acha que isso pode ser porque os elementos de terras raras na cinza de carvão da Montanha dos Apalaches estão encapsulados dentro de uma matriz vítrea de silicatos de alumínio, cujo ácido nítrico não se dissolve muito bem.

"Uma razão para escolher as cinzas de carvão das montanhas dos Apalaches seria pelo seu alto teor de elementos raros, mas você teria que usar um método de recuperação diferente do ácido nítrico", diz Hsu-Kim. "Para qualquer empreendimento futuro começar um programa de extração, o método de recuperação precisará ser adaptado à química específica das cinzas de carvão que estão sendo usadas."

Os pesquisadores também tentaram “assar” as cinzas de carvão com um agente alcalino antes de dissolvê-lo com ácido nítrico. Embora o processo não tenha sido otimizado para fins de recuperação, os testes mostraram uma melhora significativa na eficiência da extração.

"Os reagentes que usamos são provavelmente muito caros para usar em escala industrial, mas existem muitos produtos químicos similares", diz Hsu-Kim. “O truque será explorar nossas opções e desenvolver tecnologias para reduzir os custos. Dessa forma, podemos aproveitar esse vasto recurso que atualmente está apenas em volta dos tanques de eliminação. ”

A National Science Foundation, a Environmental Research and Education Foundation e a American Coal Ash Association financiaram o trabalho.

Fonte: Duke University

Livros relacionados

{amazonWS: searchindex = Livros, palavras-chave = elementos de terras raras; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

siga InnerSelf on

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Receba as últimas por e-mail

{Emailcloak = off}