Investigadores de Penn State desarrollan la naturaleza

Investigadores de Penn State han descubierto una forma de imitar el pegamento natural que se encuentra en los mejillones para recuperar elementos de tierras raras (REE) sin utilizar grandes cantidades de energía.

Esta solución ecológica incluye lo que los investigadores llaman recubrimiento de nanocelulosa inspirado en mejillones (MINC), que utiliza sus propiedades pegajosas para extraer elementos raros de fuentes secundarias, como las aguas residuales. Este proceso sirve como sustituto de las prácticas extractivas que se utilizan actualmente para adquirir estos elementos, cruciales en la creación de baterías y turbinas eólicas eficientes.

MINC es particularmente útil para extraer neodimio, que el DOE considera un material crítico debido a la escasez de suministro y su importancia en tecnologías como las baterías de vehículos eléctricos. El proceso actual para extraer el elemento de fuentes secundarias es ineficiente y consume mucha energía, por lo que esta tecnología proporciona una alternativa necesaria.

"El enfoque MINC ofrece una alternativa sostenible y ecológica a los métodos de extracción convencionales, minimizando la huella ambiental y contribuyendo a la disponibilidad a largo plazo de elementos críticos", dijo el autor principal Amir Sheikhi, profesor asistente de ingeniería química y de ingeniería biomédica en Fuente de alimentación. "El suministro global limitado de neodimio y el impacto ambiental de los métodos de extracción actuales requieren el desarrollo de enfoques ecológicos y sostenibles para la recuperación de REE".

Muchas soluciones ambientalmente conscientes, como ésta, copian sistemas que ya están presentes en la naturaleza, utilizando el “biomimetismo”. Por ejemplo, los ingenieros han aprendido de la estructura de las hojas de arce y del martín pescador cómo adaptar turbinas eólicas para aumentar la generación de energía.

En el presente estudio, los investigadores analizaron la composición del pegamento natural utilizado por los mejillones para adherirse a las superficies submarinas para desarrollar el recubrimiento MINC, que básicamente actúa como un imán de neodimio. La tecnología también es capaz de evitar la recuperación de elementos no deseados como el sodio y el calcio, que requerirían más tiempo y energía para filtrarse.

"El desafío en la extracción de neodimio radica en lograr una eliminación eficiente y selectiva del mismo en bajas concentraciones", dijo Sheikhi. "El MINC presentado en este estudio ofrece selectividad y capacidad mejoradas para la eliminación de neodimio, superando las limitaciones de los métodos anteriores".

El uso de mejillones como modelo no sólo ayuda a recuperar eficazmente el neodimio, sino que lo hace de una manera considerablemente menos dañina para el medio ambiente que contiene el elemento.