Científicos de Southern Illinois University han encontrado que las algas pueden más que duplicar la concentración de elementos de tierras raras, lo que apunta a una posible alternativa al procesamiento intensivo en productos químicos mientras Estados Unidos trabaja para fortalecer las cadenas de suministro domésticas de minerales críticos.

Mientras los gobiernos compiten por asegurar las cadenas de suministro internas de tierras raras, mejorar cómo se concentran y procesan estos metales se ha vuelto tan importante como encontrar nuevos yacimientos. Investigadores en Canadá han estado tratando de extraer cobre de las algas. Investigar una nueva fuente de cobre en las algas es un ejemplo de ese esfuerzo más amplio.

En el campus de SIU en Carbondale, Illinois, la estudiante de posgrado en geología Kristina Kohl dijo que muchas personas todavía asocian las tierras raras con la electrónica de consumo, pasando por alto su importancia en las tecnologías de defensa.

“Muchas personas piensan en la electrónica cuando se trata de tierras raras”, dijo Kohl. “No se dan cuenta de la gran función que cumplen en la producción de equipos para nuestros sistemas de defensa nacional”.

China domina la industria de las tierras raras, con alrededor del 60% de la oferta mundial extraída y cerca del 90% procesada y separada. EE. UU. es el segundo mayor productor, con operaciones en California y Georgia, y Washington ha identificado la reducción de la dependencia de las cadenas de suministro chinas como una prioridad de seguridad nacional. Eso hace que cualquier método capaz de mejorar la concentración antes del refinado, o de recuperar metales de material de menor ley y de corrientes de residuos, sea especialmente relevante, ya que las nuevas minas suelen enfrentar largos plazos de desarrollo.

Prueba de mini-río

Para probar el método de extracción, el microbiólogo Scott Hamilton-Brehm y su equipo construyeron un sistema de río en miniatura utilizando un canal de 50 galones (189 litros), bombas de circulación e iluminación LED para simular agua en movimiento y luz solar.

Los geólogos añadieron roca finamente molida con tierras raras antes de introducir microalgas en el agua.

El análisis de laboratorio mostró que las algas no solo absorbieron los elementos de tierras raras, sino que aumentaron su concentración en más del doble mediante un mecanismo que los investigadores aún no comprenden.

Investigación

“Cuando recibimos el análisis del laboratorio estatal, quedó claro que las algas sí interactuaron con las tierras raras”, dijo Hamilton-Brehm. “No sabemos cómo. No sabemos por qué. Vamos a tener que averiguarlo”.

Luego, el equipo recuperó los elementos de tierras raras mediante un proceso patentado que descompone el material orgánico. Las algas restantes podrían utilizarse como bioestimulantes agrícolas o procesarse para obtener biodiésel, generando valor adicional y reduciendo los residuos.

La técnica también podría reducir la dependencia de métodos convencionales de procesamiento que utilizan químicos como el ácido sulfúrico para disolver los minerales circundantes. Debido a que los elementos de tierras raras también se encuentran en cenizas de carbón, desechos mineros y chatarra electrónica, el proceso podría eventualmente ofrecer una forma más limpia de recuperar minerales críticos de fuentes secundarias, al tiempo que ayuda a remediar corrientes de residuos.

Los investigadores están probando ahora otras especies de algas para determinar si aumentan aún más las concentraciones de tierras raras y preparan una propuesta para la National Science Foundation con el fin de ampliar el trabajo. Hummer dijo que el proyecto demuestra el valor de la investigación interdisciplinaria, al reunir geología y microbiología para abordar los desafíos del desarrollo de minerales críticos.

Volcán críptico

Los investigadores también están evaluando Hicks Dome, en el condado de Hardin, Illinois, como una posible fuente doméstica de elementos de tierras raras.

El profesor asociado Daniel Hummer dijo que el sitio es un volcán críptico, donde el magma que no logró llegar a la superficie formó intrusiones ricas en minerales y depositó tierras raras adicionales en la brecha circundante mediante fluidos calientes con minerales.

El trabajo pone de relieve cómo depósitos antes pasados por alto podrían volverse más atractivos si se reducen los costos de extracción y los impactos ambientales.