En un avance significativo para la sostenibilidad industrial, investigadores de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado una molécula innovadora que podría transformar la recuperación de metales valiosos. Esta molécula utiliza electricidad en lugar de grandes cantidades de reactivos químicos lo que promete hacer el proceso más limpio y eficiente.
La necesidad de recuperar metales como el oro de los residuos electrónicos corrientes mineras y desechos industriales ha sido un desafío ambiental y económico. Tradicionalmente, este proceso requiere una cantidad considerable de químicos, generando residuos y aumentando los costos. La nueva molécula, sin embargo, podría cambiar este panorama.
Una molécula con tres funciones clave
La molécula desarrollada combina tres funciones esenciales en una sola estructura. Puede unirse selectivamente a iones metálicos lleva una carga eléctrica permanente y permanece soluble en líquidos orgánicos utilizados durante la extracción. Esta carga integrada permite que la electricidad controle directamente el proceso de separación, eliminando la necesidad de reactivos químicos adicionales.
El equipo de investigación demostró la eficacia de este enfoque recuperando oro de lixiviados de residuos electrónicos. Tradicionalmente, este proceso depende de múltiples entradas químicas, pero con la nueva molécula, puede ser controlado eléctricamente. «La nueva molécula tiene una carga permanente incorporada que actúa como electrolito, permitiendo que el líquido conduzca corriente eléctrica», explicó la investigadora postdoctoral Deborah Schmitt coautora del estudio publicado en ACS Energy Letters.
El proceso de extracción simplificado
La molécula puede ser activada eléctricamente para unirse a un metal objetivo y moverlo a una fase orgánica. Un cambio en su estado eléctrico permite luego liberar el metal, continuando el ciclo de extracción sin los reactivos químicos intermedios utilizados en los enfoques convencionales. «Esto es lo primero que hemos podido hacer para ejecutar la extracción de solventes electroquímicos como soñamos», dijo Su otro de los investigadores involucrados.
El proceso reduce el consumo de químicos en uno a dos órdenes de magnitud, lo que podría disminuir significativamente los residuos y simplificar la extracción de metales. Aunque el oro fue utilizado como caso de demostración, los investigadores señalan que el diseño molecular podría adaptarse para separar otros metales valiosos, como los metales del grupo del platino encontrados en catalizadores automotrices gastados y elementos críticos presentes en relaves mineros y otros flujos de desechos complejos.
Adaptabilidad y escalabilidad
El avance clave no es solo la recuperación de oro con electricidad, sino el desarrollo de un marco molecular que puede ajustarse para diferentes metales, manteniendo el proceso electroquímico subyacente en gran medida sin cambios. «Básicamente, este trabajo desbloqueó los fundamentos detrás de ello: cómo pensarlo», agregó Su.
Los investigadores están trabajando actualmente en nuevos diseños de moléculas y estudiando cómo el proceso podría escalarse para aplicaciones industriales. También están explorando el modelado computacional y la inteligencia artificial para acelerar el descubrimiento de moléculas de extracción. «Estoy realmente emocionado por este trabajo porque creo que muestra un paso más hacia demostrar que la electroquímica puede ofrecer separaciones escalables y con mínimos residuos», concluyó Su.
