Descubren cómo fabricar baterías de coche eléctrico usando cáscaras de tomate y algodón

Aunque las tierras raras son consideradas ‘el oro de nuestro tiempo’, seguramente muchas de las personas que escuchen ese nombre, ‘tierras raras’, hagan honor a su denominación y se extrañen por no saber muy bien qué son o para qué sirven. Pero si hablamos de que están formadas por un conjunto de minerales indispensables para el desarrollo de tecnología, es muy probable que la cosa cambie. Las tierras raras son materiales muy escasos y con enormes trabas legales y medioambientales para su libre abastecimiento, pero ahora, un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, ha logrado, a partir de desechos orgánicos como cáscaras de tomate, algodón, o mazorcas de maíz, extraer uno de estos elementos mediante el reciclaje de residuos industriales y electrónicos.

Este innovador proceso, cuyos resultados están publicados en la edición online de la revista Chemical Engineering Journal, consiste en la utilización de micro y nanopartículas creadas a partir de estos materiales orgánicos para capturar neodimio, uno de los elementos de las tierras raras, en soluciones acuosas.

Un proceso de extracción ecológico

Para preparar el experimento, los investigadores trituraron cáscaras de tomate y mazorcas de maíz y cortaron pulpa de madera y papel de algodón en trozos muy pequeños para después ponerlos en remojo en agua. A continuación, desintegraron estos residuos orgánicos mediante una reacción química controlada. De esta manera obtuvieron tres fracciones distintas de materiales funcionales: microproductos, nanopartículas y biopolímeros solubilizados. Finalmente, añadiendo microproductos o nanopartículas a las soluciones de neodimio consiguieron activar el proceso de separación, logrando así capturar las muestras de tierras raras.

«Productos de desecho como las mazorcas de maíz, la pulpa de madera, el algodón y las pieles de tomate suelen acabar en los vertederos o como compost», comenta Amir Sheikhi, profesor adjunto de ingeniería química de Penn State. El reto consistía en separar eficazmente los metales de los desechos, y con ese objetivo «transformamos estos residuos en partículas a micro o nanoescala capaces de extraer elementos de tierras raras de los aparatos electrónicos», explica.

Sheikhi ha afirmado que tiene previsto extender su proceso de separación a escenarios del mundo real y asociarse con industrias interesadas para seguir probando la técnica. En un futuro próximo, anuncia, «queremos probar nuestro proceso en muestras industriales realistas».

¿Qué son las tierras raras?

Las tierras raras «son 17 elementos químicos que en la corteza terrestre aparecen en pequeñas concentraciones», apunta en declaraciones a THE OBJECTIVE Francisco Javier González Sanz, geólogo e investigador científico del Instituto Geológico y Minero de España (IGME), que añade que son recursos con un «gran potencial económico».

Estos compuestos han adquirido una importancia capital en la industria tecnológica. Y la razón principal es que tienen «una aplicación muy extensa y variada en el sector de la electrónica», ya que se emplean en la fabricación de teléfonos móviles, iPads, ordenadores, televisiones… y, por supuesto, son fundamentales en el desarrollo de la tecnología verde, donde se incluye la construcción de molinos eólicos, coches eléctricos o paneles solares.

Es por eso que el descomunal aumento de la demanda de estos materiales, determinado en gran parte por el proceso de transición ecológica, choca frontalmente con la dificultad para obtenerlos, porque, recalca González, «no es nada fácil encontrar depósitos minerales donde estos elementos estén muy concentrados».

La opción del reciclaje de los residuos electrónicos como alternativa a los métodos tradicionales, como es principalmente la minería submarina, «presenta dos grandes problemas», advierte el geólogo. En primer lugar, que «la demanda de tierras raras crece cada vez más», lo cual complica enormemente poder «cubrir las necesidades» de la industria; y por otra parte, que este método tiene un «impacto medioambiental enorme», pudiendo contaminar «incluso más que la extracción natural».

Y es que para llevar a cabo ese proceso de reciclaje se requiere de productos químicos muy corrosivos, como el ácido clorhídrico concentrado, con los perjuicios ecológicos que ello conlleva. Por eso y, para contrarrestar esta deriva contaminante, se ha optado por reciclar los metales de estos aparatos utilizando únicamente desechos orgánicos.

España solicita una «pausa» en la minería submarina

A pesar de que en los últimos tiempos se están desarrollando cada vez más procesos de extracción alternativos y menos perjudiciales para el medio ambiente, el crecimiento constante de la demanda hace «muy complicado» que el reciclaje de residuos (que normalmente no recupera el 100%) «pueda sustituir» al proceso de extracción directa, declara a THE OBJECTIVE el geólogo e investigador del IGME Egidio Marino.

Marino y González, ambos expertos en este tipo de yacimientos de minerales, están de acuerdo en que «la minería submarina es el principal método de extracción» de tierras raras y de otros materiales. De hecho, Marino indica que «muchos de los elementos críticos de la lista actualizada en 2021 por la Unión Europea se encuentran concentrados en los diferentes recursos marinos». Por ejemplo, «se estima que las reservas terrestres de cobalto actuales (elemento clave en muchas baterías de alta capacidad de los coches eléctricos) solo podrían servir para abastecer a la industria hasta 2030». 

No obstante, Javier González advierte de que «antes de comenzar una explotación minera», es necesario hacer «una evaluación previa de impacto ambiental» para determinar si es «sostenible y compatible con la conservación del medio marino».

En esta línea se mantiene el Gobierno de España, que el pasado agosto, en la Asamblea de la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISA), se posicionó a favor de los países que solicitaban una «pausa» en la concesión de los primeros permisos de minería submarina en aguas internacionales. Una decisión motivada por «el principio precautorio», puntualiza el experto, por el que nuestro Gobierno defiende que se continúe con la investigación de los fondos marinos pero sin iniciar la explotación hasta que se determine su «impacto ambiental».

En este sentido y, aunque los geólogos consultados por este digital defienden ante todo la conservación del medio, también argumentan que «la minería submarina debería ser argumento clave de los gobiernos, también para minimizar la dependencia de otros países», como está sucediendo ahora con el gas ruso. Por lo tanto, concluye Egidio Marino, «antes de desconfiar de la minería submarina, hay que aumentar el conocimiento que tenemos del proceso y luego realizar experimentos para que los impactos sean mínimos».