Gli scienziati della Southern Illinois University hanno scoperto che le alghe possono più che raddoppiare la concentrazione di elementi delle terre rare, suggerendo una possibile alternativa ai processi ad alta intensità di sostanze chimiche mentre gli Stati Uniti cercano di rafforzare le catene di approvvigionamento domestiche di minerali critici.

Mentre i governi corrono per mettere in sicurezza le catene di approvvigionamento domestiche delle terre rare, migliorare il modo in cui questi metalli vengono concentrati e trattati è diventato importante quanto trovare nuovi giacimenti. I ricercatori in Canada stanno cercando di estrarre rame dalle alghe. La ricerca di una nuova fonte di rame nelle alghe è un esempio di questo sforzo più ampio.

Nel campus della SIU a Carbondale, Illinois, la studentessa laureata in geologia Kristina Kohl ha affermato che molte persone associano ancora le terre rare all’elettronica di consumo, trascurandone l’importanza nelle tecnologie per la difesa.

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

La Cina domina il settore delle terre rare, estraendo circa il 60% dell’offerta globale e occupandosi di circa il 90% della lavorazione e separazione. Gli Stati Uniti sono il secondo produttore, con attività in California e Georgia, e Washington ha individuato la riduzione della dipendenza dalle catene di approvvigionamento cinesi come priorità di sicurezza nazionale. Questo rende particolarmente rilevante qualsiasi metodo in grado di migliorare la concentrazione prima della raffinazione, o di recuperare metalli da materiali di qualità inferiore e da flussi di rifiuti, soprattutto perché i nuovi progetti minerari spesso richiedono tempi di sviluppo lunghi.

Test del mini-fiume

Per testare il metodo di estrazione, il microbiologo Scott Hamilton-Brehm e il suo team hanno costruito un sistema fluviale in miniatura utilizzando una vasca da 50-gallon (189-litre), pompe di circolazione e illuminazione LED per simulare acqua corrente e luce solare.

I geologi hanno aggiunto roccia finemente macinata contenente terre rare prima di introdurre microalghe nell’acqua.

Le analisi di laboratorio hanno mostrato che le alghe non solo assorbivano gli elementi delle terre rare, ma ne aumentavano la concentrazione di oltre due volte attraverso un meccanismo che i ricercatori non comprendono ancora.

Ricerca

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

Il team ha quindi recuperato gli elementi delle terre rare utilizzando un processo brevettato che scompone il materiale organico. Le alghe residue potrebbero essere usate come bio-stimolanti agricoli oppure trasformate in biodiesel, creando valore aggiunto e riducendo i rifiuti.

La tecnica potrebbe anche ridurre la dipendenza dai metodi di lavorazione convenzionali che utilizzano sostanze chimiche come l’acido solforico per dissolvere i minerali circostanti. Poiché gli elementi delle terre rare si trovano anche nelle ceneri di carbone, nei rifiuti minerari e nei rottami elettronici, il processo potrebbe in futuro offrire un modo più pulito per recuperare minerali critici da fonti secondarie contribuendo al tempo stesso alla bonifica dei flussi di rifiuti.

I ricercatori stanno ora testando ulteriori specie di alghe per verificare se aumentino ulteriormente le concentrazioni di terre rare e stanno preparando una proposta per la National Science Foundation per ampliare il lavoro. Hummer ha detto che il progetto dimostra il valore della ricerca interdisciplinare, unendo geologia e microbiologia per affrontare le sfide nello sviluppo dei minerali critici.

Vulcano criptico

I ricercatori stanno inoltre valutando Hicks Dome nella contea di Hardin, Illinois, come potenziale fonte domestica di elementi delle terre rare.

Il professore associato Daniel Hummer ha detto che il sito è un crypto volcano in cui il magma che non è riuscito a raggiungere la superficie ha formato intrusioni ricche di minerali e ha depositato ulteriori terre rare nella breccia circostante attraverso fluidi caldi ricchi di minerali.

Il lavoro evidenzia come depositi in precedenza trascurati potrebbero diventare più interessanti se i costi di estrazione e gli impatti ambientali potessero essere ridotti.