Se encuentran metales escasos en una amplia gama de objetos cotidianos a nuestro alrededor. Son complicados de extraer, difíciles de reciclar y tan raros que varios de ellos se han convertido en "minerales de conflicto" que pueden promover conflictos y opresión. Una encuesta en la Universidad de Chalmersof Technology ahora muestra que existen posibles soluciones basadas en la tecnología que pueden reemplazar muchos de los metales con nanomateriales de carbono, como el grafeno.
Se pueden encontrar en su computadora, en su teléfono móvil, en casi todos los demás equipos electrónicos y en muchos de los plásticos que lo rodean. La sociedad depende en gran medida de metales escasos, y esta dependencia tiene muchas desventajas.
Los escasos metales como el estaño, la plata, el tungsteno y el indio son raros y difíciles de extraer, ya que las concentraciones viables son muy pequeñas. Esto garantiza que los metales sean muy buscados, y su extracción es un caldo de cultivo para conflictos, comoen la República Democrática del Congo donde financian conflictos armados.
Además, son difíciles de reciclar de manera rentable ya que a menudo están presentes en pequeñas cantidades en varios componentes, como la electrónica.
Rickard Arvidsson y Björn Sandén, investigadores en análisis de sistemas ambientales en la Universidad Tecnológica de Chalmers, ahora han examinado una solución alternativa: la sustitución de nanomateriales de carbono por los metales escasos. Estas sustancias, la más conocida de las cuales es el grafeno, son materiales fuertescon buena conductividad, como metales escasos.
"Ahora el desarrollo tecnológico nos ha permitido hacer un mayor uso del elemento común de carbono", dice Sandén. "Hoy en día hay muchos nanomateriales de carbono nuevos con propiedades similares a los metales. Es una nueva vía bienvenida, y es importante invertir en ambosel reciclaje y la sustitución de metales escasos a partir de ahora "
Los investigadores de Chalmers han estudiado las principales aplicaciones de 14 metales diferentes, y al revisar las patentes y la literatura científica han investigado el potencial para reemplazarlos por nanomateriales de carbono. Los resultados proporcionan una visión general única de la investigación y el desarrollo tecnológico en el campo.
Según Arvidsson y Sandén, el resumen muestra que ya se está produciendo un cambio del uso de metales escasos a nanomateriales de carbono.
"Existen posibles soluciones basadas en la tecnología para reemplazar 13 de los 14 metales por nanomateriales de carbono en sus aplicaciones más comunes. El desarrollo de la tecnología se encuentra en diferentes etapas para diferentes metales y aplicaciones, pero en algunos casos como el indio y el galio,los resultados son muy prometedores ", dice Arvidsson.
"Esto ofrece esperanza", dice Sandén. "En el debate sobre las limitaciones de recursos, la economía circular y el manejo de materiales por parte de la sociedad, la atención se ha centrado durante mucho tiempo en el reciclaje y la reutilización. La sustitución es una alternativa potencial que no se ha explorado de la misma maneraextensión y a medida que los problemas de recursos se vuelven más apremiantes, ahora tenemos más herramientas para trabajar ".
Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en el Diario de producción más limpia . Arvidsson y Sandén enfatizan que existen beneficios potenciales significativos al reducir el uso de metales escasos, y esperan poder fortalecer el caso para una mayor investigación y desarrollo en el campo.
"Imagine poder reemplazar metales escasos con carbono", dice Sandén. "Extraer el carbono de la biomasa crearía un ciclo natural".
"Dado que el carbono es un material tan común y fácilmente disponible, también sería posible reducir los conflictos y los problemas geopolíticos asociados con estos metales", dice Arvidsson.
Al mismo tiempo, señalan que se necesita más investigación en el campo para tratar cualquier problema nuevo que pueda surgir si se reemplazan los escasos metales.
"Los nanomateriales de carbono son solo un descubrimiento relativamente reciente, y hasta ahora el conocimiento es limitado sobre su impacto ambiental desde la perspectiva del ciclo de vida. Pero en general parece haber un potencial de bajo impacto ambiental", dice Arvidsson.
Hechos :
Los nanomateriales de carbono consisten única o principalmente en carbono, y son materiales fuertes con buena conductividad. Varios metales escasos tienen propiedades similares. Los metales se encuentran, por ejemplo, en cables, pantallas delgadas, ignífugos, protección contra la corrosión y condensadores.
Rickard Arvidsson y Björn Sandén de la Universidad Tecnológica de Chalmers han investigado si los nanomateriales de carbono grafeno, fullerenos y nanotubos de carbono tienen el potencial de reemplazar 14 metales escasos en sus principales áreas de aplicación ver tabla en la imagen adjunta. Encontraron tecnología potencialbasadas en soluciones para reemplazar los metales con nanomateriales de carbono para todas las aplicaciones, excepto el oro en joyería. Los metales que estamos más cerca de poder sustituir son el indio, el galio, el berilio y la plata.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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