Cómo recuperar elementos raros de la basura electrónica

Algunos de los elementos más caros y raros acaban en la basura porque no pueden recuperarse y no se reciclan, una nueva tecnología salva al elemento europio de este destino

Europio, itrio, disprosio y muchos más: 17 metales se clasifican como tierras raras, en la parte de abajo de la tabla periódica. La mayoría de estos elementos exóticos ocupan un lugar destacado en tecnologías indispensables para la transición energética y la digitalización: se encuentran en turbinas eólicas, baterías de coches, pantallas y muchas otras aplicaciones. Sin embargo, hay un problema: las materias primas sólo se encuentran en unos pocos yacimientos y son muy difíciles de extraer de allí, por lo que la UE las clasifica como materias primas críticas.

A pesar de ello, en la actualidad se recicla menos del 1% de los metales de tierras raras, ya que los procesos son complejos y caros. Ahora, gracias a un nuevo método, el europio puede recuperarse fácil y eficazmente de las bombillas de bajo consumo usadas, escribe en la revista «Nature Communications» un equipo de investigación dirigido por Marie Perrin, de la ETH de Zúrich. Con 230 kilogramos por tonelada, el elemento está unas 17 veces más concentrado en los viejos fósforos que en los minerales naturales.

Por desgracia, los elementos de tierras raras son químicamente muy similares y, por tanto, difíciles de separar entre sí. Sin embargo, existen pequeñas diferencias: el europio (Eu) es más fácil de reducir que sus elementos afines. Aunque, como los iones de las demás tierras raras, prefiere un estado de triple carga positiva, acepta un electrón más fácilmente que los demás y se transforma así en la forma bivalente Eu2+.

Los expertos de Zúrich se aprovecharon de este hecho. Como fuente para recuperar los elementos de tierras raras, eligieron bombillas de bajo consumo usadas que contenían un óxido de itrio dopado con europio (Y2O3:Eu3+) como fósforo. En primer lugar, trituraron la bombilla, extrajeron el colorante y filtraron todos los componentes restantes. Tras secarlo, obtuvieron un polvo, esencialmente el fósforo. A continuación, mezclaron este polvo con una solución de tetratiotungstato: En este compuesto, un átomo de wolframio está rodeado por cuatro átomos de azufre ((WS4)2-). Hay tiometalatos similares en los cofactores de varias enzimas y participan en la transferencia de electrones.

Esto es exactamente lo que ocurrió en los experimentos con el fósforo. Inicialmente, varios iones de tetratiotungstato formaron complejos tanto con el itrio trivalente como con el europio trivalente. Sin embargo, mientras que el complejo itrio-tungstato permanece en solución como [YWS4]3-, los iones Eu3+ de los complejos se reducen a iones Eu2+. Junto con las moléculas de disolvente, estos complejos de europio forman compuestos poco solubles y precipitan como sólidos.

Durante el procedimiento, el equipo recuperó alrededor del 99% del europio contenido. Como los metales de tierras raras se separan en un solo paso, el método podría resultar más práctico que las extracciones convencionales en varias etapas. Los expertos que trabajan con Perrin quieren ahora ampliar el proceso a otros elementos de tierras raras.

REFERENCIA

Recovery of europium from E-waste using redox active tetrathiotungstate ligands