Encontrar una forma mejor de recuperar los metales preciosos de los residuos electrónicos
"Es como ser un susurrador de metales. Hacemos que las cosas salgan como queremos"
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Inspirándose en el trabajo de la naturaleza para construir estructuras con púas en las cuevas, los ingenieros de la Universidad Estatal de Iowa han desarrollado una tecnología capaz de recuperar metales puros y preciosos de las aleaciones de nuestros viejos teléfonos y otros residuos eléctricos.
Una nueva tecnología desarrollada por ingenieros de la Universidad de Iowa utiliza el calor y la oxidación para recuperar metales puros y preciosos de los residuos electrónicos. Funciona de dos maneras: puede llevar los componentes más reactivos a la superficie, formando picos similares a las estalagmitas (izquierda); y puede dejar los componentes menos reactivos en el núcleo rodeados de picos de óxido metálico, creando una estructura de "barco en una botella" (derecha).
Photo courtesy of Martin Thuo/Iowa State University
Utilizando aplicaciones controladas de oxígeno y temperaturas relativamente bajas, los ingenieros afirman que pueden desligar un metal trasladando lentamente los componentes más reactivos a la superficie, donde forman picos de óxidos metálicos similares a las estalagmitas.
De este modo, los componentes menos reactivos quedan en un núcleo líquido purificado rodeado de puntas frágiles de óxido metálico "para crear la llamada 'estructura de barco en botella'", explica Martin Thuo, director del proyecto de investigación y profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Iowa.
"La estructura que se forma cuando el metal se funde es análoga a las estructuras de las cuevas rellenas, como las estalactitas o las estalagmitas", explicó Thuo. "Pero en lugar de agua, estamos utilizando la oxidación para crear estas estructuras".
El desarrollo de esta tecnología se ha financiado con fondos de la universidad y con una subvención del Departamento de Energía de EE.UU. para la investigación de innovaciones en pequeñas empresas.
Thuo señaló que este proyecto es exactamente lo contrario del trabajo anterior de su grupo de investigación para desarrollar una soldadura sin calor.
"Con la soldadura sin calor, queríamos unir cosas", dijo. "Con esto, queremos hacer que las cosas se deshagan".
Pero no sólo que se deshagan de cualquier manera. Thuo y los ingenieros de su grupo de investigación quieren controlar exactamente cómo y dónde se desintegran los componentes de la aleación, o se alejan.
"Es como ser un susurrador de metales", dijo. "Hacemos que las cosas salgan como queremos".
Los ingenieros ofrecen una descripción más precisa en su artículo: "Este trabajo demuestra el comportamiento controlado de la oxidación superficial en los metales y su potencial en el diseño de nuevas estructuras de partículas o en la purificación/desaleación. Al ajustar la oxidación mediante la temperatura, la presión parcial del oxidante, el tiempo y la composición, un equilibrio entre la reactividad y la deformación térmica permite obtener morfologías sin precedentes".
Esas formas y estructuras inéditas podrían ser muy útiles.
"Necesitamos nuevos métodos para recuperar metales preciosos de los residuos electrónicos o de materiales metálicos mixtos", dijo Thuo. "Lo que demostramos aquí es que los métodos tradicionales electroquímicos o de alta temperatura (por encima de los 1.832 grados Fahrenheit) pueden no ser necesarios en la purificación de metales, ya que la reactividad del metal puede utilizarse para impulsar la separación".
Thuo dijo que la tecnología de oxidación funciona bien a temperaturas de 500 a 700 grados Fahrenheit. ("Esto se pone en un horno y se consigue que los metales se separen", dijo).
Además de la purificación y recuperación de metales, esta nueva idea podría aplicarse también a la especiación de metales, es decir, a la capacidad de crear y distribuir determinados componentes metálicos. Un uso podría ser la producción de catalizadores complejos para impulsar reacciones de varias etapas.
Digamos que los químicos necesitan un catalizador de óxido de estaño seguido de otro de óxido de bismuto. Empezarán con una aleación con el óxido de bismuto enterrado bajo el óxido de estaño. Llevarán a cabo la reacción con el catalizador de óxido de estaño. Luego elevarán la temperatura hasta el punto de que el óxido de bismuto salga a la superficie en forma de picos. Y luego llevarán a cabo la reacción con el catalizador de óxido de bismuto.
Thuo atribuye el desarrollo de la nueva tecnología al trabajo con estudiantes de talento y dos colaboradores.
"Construimos esta gran idea muy lentamente", dijo. "Y trabajando juntos, fuimos capaces de abrir esta brecha de conocimiento".
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