Visión general
El reciclaje de elementos estratégicos es esencial para maximizar el suministro actual. Incluso si la cadena de suministro para cada elemento estratégico funcionara a plena capacidad, el suministro no sería sostenible sin programas de reciclaje. El reciclaje no solo es saludable para los vertederos del mundo al eliminarles materiales reciclables, sino que también es saludable, ya que reduce la presión sobre las minas para cerrar la brecha entre la oferta y la demanda actuales. Sin embargo, el tratamiento de reciclaje difiere ampliamente para cada elemento, y nuestra capacidad actual para reciclar materiales estratégicos que contienen elementos depende en gran medida de los elementos que contenga. Hay dos tipos generales de reciclaje que pueden y deben aplicarse a cada elemento para frenar el agotamiento de los recursos de la tierra: el reciclaje de recuperación y el reciclaje de productos de consumo.
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Reciclaje de recuperación
El reciclaje de recuperación es la reutilización de componentes parcialmente procesados. El objetivo del reciclaje de recuperación es mejorar el rendimiento porcentual del elemento puro durante el proceso de extracción y refinación. Los procesos de refinación actuales para cada elemento no son extremadamente eficientes; La mayoría de las series de lantánidos y actínidos tienen un rendimiento porcentual por debajo del 85% (ver páginas sobre refinación para más detalles). Aunque es imposible alcanzar el rendimiento del 100%, centrarse en mejorar el refinamiento en cada paso de la vía ayudará a cerrar la brecha entre el suministro y demanda.
Un excelente ejemplo de reciclaje de recuperación es la extracción de neodimio y disprosio de la “escoria” magnética (Tang et al. 2009). En un estudio realizado por el Instituto de Ecología Aplicada de Oko (Schuler, 2011), la precipitación doble de la chatarra creada al purificar neodimio y disprosio con MgCl y Na2SO4 produce una cantidad sustancial de sus formas de óxido; Los rendimientos más altos reportados durante el estudio fueron 82.1% para neodimio y 99% para disprosio (Tang et al. 2009). En otro experimento, la reducción eléctrica por P5O7 separó el 96.1% de óxido de neodimio de un desecho magnético similar creado por el proceso de refinación (Zhang et al. 2010). Aunque inicialmente se adquirió experimentalmente, estos porcentajes son ahora estándares industriales en China.
Mejorar el reciclaje de recuperación produce una mayor eficiencia en el proceso de refinación. Mejorar el proceso de refinación requerirá más investigación financiada por el gobierno que se pueda compartir internacionalmente.
Reciclaje de productos de consumo
El reciclaje de productos de consumo es la extracción de elementos estratégicos de productos de consumo obsoletos o inutilizables. El tipo de extracción y la eficiencia de cada método dependen del elemento que se recicla. Aquí hay una descripción general de los métodos existentes para ciertos elementos estratégicos:
El fósforo se puede obtener de los desechos animales y urbanos (Vaccari, 2009). Los desechos agrícolas, incluidos los huesos de animales y las plantas no comestibles, pueden reciclarse en una fuente principal de fertilizante después del tratamiento biológico o el compostaje natural. Devolver los residuos urbanos ricos en fósforo a la tierra en lugar de arrojarlos a vertederos y vías fluviales también es un buen método de reciclaje. La reducción de la erosión por medio de la agricultura de labranza cero también ayuda a preservar el suministro actual de fósforo en el suelo.
El platino y los elementos del grupo del platino se pueden recuperar con una eficiencia relativamente alta de los convertidores catalíticos de los motores de automóviles híbridos y, en menor medida, de los catalizadores químicos y el vidrio. En la última década, los convertidores catalíticos que contienen platino pueden recuperarse al menos en un 99.8% de su funcionalidad debido a la fácil eliminación de depósitos carbonosos (Hilliard, 1998). Honda ha liderado el camino en términos de establecer un modelo vertical para vender baterías usadas y comprar los desechos reciclados, que contienen níquel y cobalto recuperables, así como piezas reactivadas, como los convertidores catalíticos a base de platino (Muri, 2012).
El combustible nuclear puede reprocesarse para obtener uranio, plutonio y otros materiales de fisión (“Procesamiento de usado”, 2012). Alrededor del 96% del combustible nuclear es uranio, de los cuales alrededor del 0,5% es el U-235 utilizable y el 0,8% es plutonio; el resto es basura nuclear. Ambos se pueden reciclar como combustible fresco, ahorrando hasta un 30% del uranio natural que de otro modo se requeriría. Aunque la mayoría del uranio separado actualmente permanece almacenado en lugar de usarse en programas de reciclaje generalizados, hay plantas en el Reino Unido y Rusia comprometidas con el reciclaje de desechos de alto nivel.
Raras como el itrio, el neodimio, el niobio y el disprosio son necesarios para imanes potentes. Estos imanes pequeños pero extremadamente fuertes son necesarios para electrodomésticos comunes, incluidos refrigeradores, teléfonos celulares y motores de todo tipo. Sin embargo, debido a que solo están presentes en pequeñas cantidades (menos del 1%) en estos productos, es extremadamente difícil reciclar estos aparatos con la intención de recuperar REE [4]. Sin embargo, los materiales que contienen cantidades mucho mayores de REE (alrededor del 20%), como las turbinas eólicas y otros compresores, pueden desmontarse y desecharse (Clenfield Shiraki, 2010), aunque tienen una vida útil mucho más larga que los electrodomésticos y, por lo tanto, no pueden ser eliminados. reciclado con tanta frecuencia (Messenger, 2012). Las aleaciones de batería contienen el resto de las series de lantánidos y actínidos, sobre todo lantano, cerio e itrio, y muchos de estos metales pueden recuperarse de la escoria después de ser tratados con electrodos de níquel-metal-hidruro (Ni-MH). Una tasa de recuperación del 95% a través de la lixiviación con ácido sulfúrico es el estándar actual de la industria, pero crea subproductos dañinos de sulfuro metálico. Los electrodos de Ni-MH recuperan un tipo de óxido metálico más utilizable sin las externalidades ambientales negativas. (Goonan, 2011).
Aunque existen estos métodos para reciclar, varían ampliamente en cuanto a rentabilidad. Para que el reciclaje de elementos estratégicos sea una solución plausible, se debe tener en cuenta el precio de las externalidades de reciclaje para cada elemento individual. También se deben tener en cuenta los riesgos ambientales que presentan ciertas técnicas de recuperación y reciclaje del consumidor, especialmente para los óxidos de tierras raras. Es necesario realizar más investigaciones sobre métodos de reciclaje más eficientes y menos dañinos para lograr una verdadera sostenibilidad. Para obtener más detalles sobre riesgos ambientales adicionales, costos de externalidades, investigación, tecnología y políticas gubernamentales, consulte la página de perspectivas futuras.
Fuente:
Schuler y col. (20 de enero de 2011). Estudio sobre tierras raras y su reciclaje. Recuperado de
http://www.resourcefever.org/pub… earths study_Oeko-Institut_Jan 2011.pdf
Vaccari, DA (2009, junio). Fósforo: una crisis inminente. Recuperado de http://web.mit.edu/12.000/www/m2…
Procesamiento de combustible nuclear usado. (2012, mayo). Obtenido de Procesamiento de combustible nuclear usado
Goonan, TGG (2011). Elementos de tierras raras: uso final y reciclabilidad. Recuperado de http://permanent.access.gpo.gov/…
Messenger, B. (11 de noviembre de 2012). Reciclaje: Raramente tan crítico. Recuperado de
http: //www.waste-management-worl…
