Ricercatori della Southern Illinois University negli Stati Uniti hanno scoperto che le alghe possono più che raddoppiare la concentrazione degli elementi delle terre rare, indicando una possibile alternativa ai processi ad alto impiego di sostanze chimiche mentre gli Stati Uniti lavorano per rafforzare le filiere nazionali dei minerali critici.

L’università ha descritto la ricerca in un comunicato ufficiale: Gli scienziati della SIU usano le alghe per raddoppiare la concentrazione degli elementi delle terre rare.

Mentre i governi si muovono per garantire forniture nazionali di terre rare, la capacità di concentrare e processare questi metalli è diventata quasi importante quanto l’identificazione di nuovi giacimenti. Gli elementi delle terre rare sono un gruppo di 17 metalli utilizzati in magneti, elettronica, sistemi energetici e apparecchiature militari, e separarli dalla roccia circostante può essere tecnicamente complesso. Gli elementi delle terre rare sono ampiamente associati all’elettronica di consumo, ma la studentessa laureata in geologia Kristina Kohl ha affermato che il loro ruolo nelle tecnologie per la difesa è spesso sottovalutato.

“Molte persone pensano all’elettronica quando si parla di terre rare,” ha detto Kohl. “Non si rendono conto di quanto sia grande il ruolo che svolgono nella produzione di apparecchiature per i nostri sistemi di difesa nazionale.”

La Cina resta la forza dominante nell’industria delle terre rare, estraendo circa il 60% dell’offerta globale e processandone e separandone circa il 90%. Gli Stati Uniti sono il secondo maggiore produttore, con attività in California e Georgia, e Washington ha indicato la riduzione della dipendenza dalle filiere cinesi come una priorità di sicurezza nazionale.

I ricercatori della Southern Illinois University stanno inoltre studiando Hicks Dome nella contea di Hardin, Illinois, come potenziale fonte nazionale di elementi delle terre rare. Il professore associato Daniel Hummer ha detto che il sito è un criptovulcano, dove magma che non ha raggiunto la superficie ha creato intrusioni ricche di minerali. Fluidi caldi contenenti minerali hanno inoltre depositato ulteriori terre rare nella breccia circostante.

La ricerca evidenzia come giacimenti precedentemente trascurati potrebbero diventare più interessanti se i costi di estrazione e gli impatti ambientali potessero essere ridotti. Mette inoltre in luce una sfida più ampia per la politica statunitense sui minerali critici: l’offerta nazionale dipende non solo dall’attività mineraria, ma anche dall’individuazione di metodi economici e con minore produzione di rifiuti per concentrare, separare e recuperare metalli da fonti diverse.

Estrazione più pulita

Per testare l’approccio di estrazione, il microbiologo Scott Hamilton-Brehm e il suo team hanno creato un sistema fluviale in miniatura utilizzando una vasca da 50 galloni, pompe di circolazione e illuminazione LED per simulare acqua corrente e luce solare. I geologi hanno quindi aggiunto roccia finemente macinata contenente elementi delle terre rare prima di introdurre microalghe nell’acqua.

Le analisi di laboratorio hanno mostrato che le alghe hanno assorbito gli elementi delle terre rare e ne hanno aumentato la concentrazione di oltre il doppio. I ricercatori non hanno ancora determinato il meccanismo alla base del risultato, un passaggio importante prima che l’approccio possa essere valutato oltre le condizioni controllate di laboratorio.

“Quando abbiamo ricevuto l’analisi dal laboratorio statale, è diventato evidente che le alghe avevano effettivamente interagito con le terre rare,” ha detto Hamilton-Brehm. “Non sappiamo come. Non sappiamo perché. Dovremo capirlo.”

Il team ha successivamente recuperato gli elementi delle terre rare utilizzando un processo brevettato che decompone il materiale organico. Le alghe residue potrebbero potenzialmente essere utilizzate come biostimolanti agricoli o trasformate in biodiesel, aggiungendo valore e riducendo al contempo i rifiuti.

Il metodo potrebbe anche ridurre la dipendenza dalle tecniche di lavorazione convenzionali che utilizzano sostanze chimiche come l’acido solforico per dissolvere i minerali circostanti. Poiché gli elementi delle terre rare sono presenti anche nelle ceneri di carbone, negli scarti minerari e nei rottami elettronici, i ricercatori hanno affermato che il processo potrebbe in futuro offrire un modo più pulito per recuperare minerali critici da fonti secondarie, contribuendo al tempo stesso al risanamento dei flussi di rifiuti.

I ricercatori stanno ora testando ulteriori specie di alghe per verificare se possano aumentare ulteriormente le concentrazioni di terre rare. Stanno inoltre preparando una proposta alla National Science Foundation per ampliare il lavoro. Hummer ha affermato che il progetto mostra il valore della ricerca interdisciplinare, combinando geologia e microbiologia per affrontare le sfide nello sviluppo dei minerali critici.