Un equipo de químicos en Canadá ha desarrollado una forma de procesar metales sin usar solventes y reactivos tóxicos.
El sistema, que también consume mucha menos energía que las técnicas convencionales, podría reducir en gran medida el impacto ambiental de la producción de metales a partir de materias primas o de productos electrónicos posteriores al consumo.
"En un momento en que los depósitos naturales de metales están en declive, hay un gran interés en mejorar la eficiencia del refinamiento y reciclaje de metales, pero se están implementando pocas tecnologías disruptivas", dice Jean-Philip Lumb, unprofesor asociado en el Departamento de Química de la Universidad McGill: "Eso es lo que hace que nuestro avance sea tan importante".
El descubrimiento proviene de una colaboración entre Lumb y Tomislav Friscic en McGill en Montreal, y Kim Baines de Western University en Londres, Ontario. En un artículo publicado recientemente en Avances científicos , los investigadores delinean un enfoque que utiliza moléculas orgánicas, en lugar de cloro y ácido clorhídrico, para ayudar a purificar el germanio, un metal ampliamente utilizado en dispositivos electrónicos. Los experimentos de laboratorio de los investigadores han demostrado que la misma técnica se puede usar con otros metales, incluyendo zinc, cobre, manganeso y cobalto.
La investigación podría marcar un hito importante para el movimiento de "química verde", que busca reemplazar los reactivos tóxicos utilizados en la fabricación industrial convencional con alternativas más amigables con el medio ambiente. La mayoría de los avances en esta área han involucrado la química orgánica - la síntesis de carbono-compuestos basados en productos farmacéuticos y plásticos, por ejemplo.
"Las aplicaciones de la química verde van muy por detrás en el área de metales", dice Lumb. "Sin embargo, los metales son tan importantes para la sostenibilidad como cualquier compuesto orgánico. Por ejemplo, los dispositivos electrónicos requieren numerosos metales para funcionar".
Tomando una página de biología
No hay un solo mineral rico en germanio, por lo que generalmente se obtiene de las operaciones mineras como un componente menor en una mezcla con muchos otros materiales. Mediante una serie de procesos, esa mezcla de materia se puede reducir a germanio y zinc.
"Actualmente, para aislar el germanio del zinc, es un proceso bastante desagradable", explica Baines. El nuevo enfoque desarrollado por McGill y los químicos occidentales "le permite obtener germanio del zinc, sin esos procesos desagradables".
Para lograr esto, los investigadores tomaron una página de biología. El laboratorio de Lumb durante años ha realizado investigaciones sobre la química de la melanina, la molécula en el tejido humano que da color a la piel y al cabello. La melanina también tiene la capacidad de unirse a los metales."Hicimos la pregunta: 'Aquí está este biomaterial con una función exquisita, ¿sería posible usarlo como modelo para nuevas tecnologías más eficientes?'"
Los científicos se unieron para sintetizar una molécula que imita algunas de las cualidades de la melanina. En particular, este "cofactor orgánico" actúa como un mediador que ayuda a extraer germanio a temperatura ambiente, sin usar solventes.
Siguiente paso: escala industrial
El sistema también aprovecha la experiencia de Friscic en mecanoquímica, una rama emergente de la química que se basa en la fuerza mecánica, en lugar de solventes y calor, para promover reacciones químicas. Los recipientes de molienda que contienen bolas de acero inoxidable se agitan a altas velocidades para ayudarpurificar el metal
"Esto muestra cómo las colaboraciones pueden conducir naturalmente a una innovación orientada a la sostenibilidad", dice Friscic. "La combinación de una nueva química elegante con técnicas mecanoquímicas sin solventes nos condujo a un proceso más limpio en virtud de eludir el procesamiento a base de cloro, pero tambiénelimina la generación de residuos de solventes tóxicos "
El siguiente paso en el desarrollo de la tecnología será demostrar que se puede implementar económicamente en escalas industriales, para una gama de metales.
"Hay una gran cantidad de trabajo que debe hacerse para llegar desde donde estamos ahora a donde debemos ir", dice Lumb. "Pero la plataforma funciona en muchos tipos diferentes de metales y óxidos metálicos, y creemosque podría convertirse en una tecnología adoptada por la industria. Estamos buscando partes interesadas con las que podamos asociarnos para que esta tecnología avance ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad McGill . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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