Pesquisadores da Penn State desenvolvem a natureza

Pesquisadores da Penn State descobriram uma maneira de imitar a cola natural encontrada nos mexilhões para recuperar elementos de terras raras (REE) sem usar grandes quantidades de energia.

Esta solução ecológica inclui o que os pesquisadores chamam de revestimento de nanocelulose inspirado em mexilhões (MINC), que usa suas propriedades pegajosas para extrair elementos raros de fontes secundárias, como águas residuais. Este processo substitui as práticas extrativas atualmente utilizadas para aquisição desses elementos, cruciais na criação de baterias e turbinas eólicas eficientes.

O MINC é particularmente útil na extração de neodímio, que é considerado um material crítico pelo DOE devido à escassez de fornecimento e à sua importância em tecnologias como as baterias EV. O processo atual de extração do elemento de fontes secundárias é ineficiente e consome muita energia, portanto esta tecnologia oferece uma alternativa necessária.

“A abordagem MINC oferece uma alternativa sustentável e ecológica aos métodos de extração convencionais, minimizando a pegada ambiental e contribuindo para a disponibilidade de elementos críticos a longo prazo”, disse o autor principal Amir Sheikhi, professor assistente de engenharia química e de engenharia biomédica na fonte de alimentação. “O fornecimento global limitado de neodímio e o impacto ambiental dos atuais métodos de extração exigem o desenvolvimento de abordagens ecológicas e sustentáveis ​​para a recuperação de REE.”

Muitas soluções ambientalmente conscientes como esta copiam sistemas já presentes na natureza, usando “biomimética”. Por exemplo, os engenheiros aprenderam com a estrutura das folhas de bordo e dos pássaros martins-pescadores como modernizar turbinas eólicas para aumentar a geração de energia.

No presente estudo, os pesquisadores decompuseram a composição da cola natural usada pelos mexilhões para aderir às superfícies subaquáticas para desenvolver o revestimento MINC, que funciona basicamente como um ímã para o neodímio. A tecnologia também é capaz de evitar a recuperação de elementos indesejados, como sódio e cálcio, que consumiriam mais tempo e energia para serem filtrados.

“O desafio na extração do neodímio reside em conseguir sua remoção eficiente e seletiva em baixas concentrações”, disse Sheikhi. “O MINC apresentado neste estudo oferece melhor seletividade e capacidade de remoção de neodímio, superando as limitações dos métodos anteriores.”

Usar mexilhões como modelo não só ajuda a recuperar eficazmente o neodímio, como também o faz de uma forma consideravelmente menos prejudicial ao ambiente que contém o elemento.