Nuevos procesos para la recuperación de elementos de tierras raras a partir de imanes
El proyecto NEO-CYCLE de la UE tiene como objetivo reducir la dependencia de Europa de las tierras raras chinas
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Los imanes son componentes esenciales en los vehículos eléctricos, las turbinas eólicas y los aparatos electrónicos. Sin embargo, su producción depende de elementos de tierras raras como el neodimio, del cual aproximadamente el 90 % se importa de China. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnologías y Sistemas Cerámicos (IKTS) colaboran con su socio en el proyecto, la Universidad Técnica Bergakademie de Freiberg, para desarrollar una tecnología que permita recuperar estas valiosas materias primas en Alemania y utilizarlas en nuevos productos.
Los imanes de neodimio se encuentran entre los imanes permanentes más potentes del mundo. Fabricados con neodimio, hierro y boro, se utilizan en vehículos eléctricos, aerogeneradores y productos electrónicos como altavoces, teléfonos inteligentes y discos duros. La demanda mundial de imanes permanentes está aumentando, con unas tasas de crecimiento anual estimadas de hasta el 8,3 %. Esto hace que sea esencial reciclar elementos de tierras raras escasos, como el neodimio, aunque el proceso sea muy complejo.
Cerrar el ciclo de los materiales, garantizar el suministro de materias primas
El neodimio debe ser extremadamente puro antes de poder reutilizarse en nuevos imanes. Desarrollar un proceso económicamente viable que cumpla este requisito supone un reto. Como consecuencia, en Europa se reciclan muy pocos imanes. En su lugar, la mayoría se recogen y se envían a China para su reprocesamiento. Posteriormente, alrededor del 90 % de materiales como el neodimio se reimportan.
Junto con los socios del proyecto de la UE NEO-CYCLE, Sandra Pavón está desarrollando un proceso para extraer materias primas valiosas en Europa. «Nuestro objetivo es recuperar elementos de tierras raras a partir de residuos electrónicos y utilizarlos en productos de alto valor, como fertilizantes ecológicos y en la producción de productos farmacéuticos», afirma Pavón, que dirige el grupo de Reciclaje Hidrometalúrgico y Química de Materias Primas en el Fraunhofer IKTS de Freiberg. «Esto cerrará el ciclo de los materiales, protegerá el medio ambiente y contribuirá a reducir la dependencia mundial de los recursos estratégicos».
Recuperación sostenible de materiales de alta calidad
De esta forma se pueden reciclar de forma valorizada diversos tipos de imanes. El proyecto NEO-CYCLE se centra en los discos duros (HDD) de ordenadores y portátiles desechados, que contienen imanes de neodimio. «Estamos probando dos métodos para procesar los imanes —la cloración en estado sólido y los procesos electroquímicos— con el fin de determinar cuál es la tecnología más adecuada», explica Sandra Pavón.
En el proceso de cloración en estado sólido, la TU Bergakademie Freiberg, socio del proyecto, añade cloruro de amonio, en lugar del ácido clorhídrico convencional, a la mezcla de neodimio, boro y hierro recuperada de los residuos de discos duros. El calor convierte la mezcla directamente en cloruros metálicos y en una solución de amoníaco de alta pureza. Este procedimiento patentado ya se utiliza para las lámparas fluorescentes. Ahora, los investigadores están comprobando si también es adecuado para el suprarreciclaje de imanes. Los resultados muestran que los cloruros metálicos pueden separarse del material de los imanes de forma mucho más eficiente, lo que permite extraer casi todos los metales utilizando cantidades relativamente pequeñas de productos químicos.
En el segundo procedimiento probado, los investigadores colocan residuos de imanes en polvo en una célula electroquímica. Un electrolito, como el ácido sulfúrico diluido, proporciona el medio de reacción para los procesos electroquímicos. De este modo, primero se extrae una solución de boro de los imanes, que posteriormente se concentra para su uso en las industrias química y farmacéutica.
Posteriormente, los investigadores del Fraunhofer IKTS separan los productos generados por los dos procedimientos, aprovechando su experiencia en la separación de metales y el tratamiento de aguas de proceso. Sandra Pavón y su equipo utilizan un procedimiento hidrometalúrgico selectivo para extraer neodimio y hierro. Las sales metálicas pueden recuperarse entonces en su forma pura. Una vez separados, los materiales son refinados posteriormente por los socios del proyecto y suministrados no solo a las industrias química y farmacéutica, sino también a los sectores del hidrógeno y los fertilizantes.
El objetivo: cero residuos
El proyecto NEO-CYCLE está financiado por la Unión Europea a través de su programa «Horizonte Europa». El proyecto tendrá una duración de cuatro años; ya se está trabajando en la planificación de una planta piloto. Sandra Pavón se muestra entusiasmada: «El proceso parte de productos que han llegado al final de su ciclo de vida. Al final del mismo, podemos suministrar materias primas recicladas de gran valor a cuatro sectores diferentes».
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