Em 12 de agosto, a equipe de pesquisa da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, nos Estados Unidos, desenvolveu um novo tipo de molécula com carga permanente que utiliza eletricidade para conduzir o processo de extração líquido-líquido, recuperando seletivamente ouro de soluções de lixiviação de resíduos eletrônicos. Os resultados experimentais mostram que esse método pode reduzir o uso de produtos químicos na etapa de separação em uma a duas ordens de grandeza, o que equivale a uma redução de aproximadamente 90% a 99%.
A extração líquido-líquido tradicional transfere e separa íons metálicos por meio de dois líquidos imiscíveis, geralmente exigindo a adição de grandes quantidades de ácidos, bases e reagentes químicos intermediários. O processo eletroquímico de extração líquido-líquido desenvolvido anteriormente pela equipe de pesquisa já era capaz de recuperar ouro e metais do grupo da platina por meio de reações de oxirredução, mas ainda exigia a adição de reagentes auxiliares para completar o ciclo de extração e liberação dos metais.
A nova molécula combina capacidade de ligação seletiva a metais, carga permanente e solubilidade em fase orgânica. Sua carga incorporada pode atuar como eletrólito, permitindo que a solução extratora conduza corrente elétrica. Quando a corrente é aplicada, o estado redox da molécula muda e ela se liga aos íons de ouro, transferindo-os para a fase orgânica; ao ajustar o sinal elétrico, a molécula libera o ouro e reinicia o próximo ciclo de separação, eliminando assim a necessidade de reagentes químicos intermediários.
A equipe de pesquisa já concluiu a validação em laboratório utilizando soluções de lixiviação de resíduos eletrônicos. Os metais valiosos dos resíduos eletrônicos entram primeiro na solução de lixiviação, e a nova molécula captura seletivamente o ouro presente nela. Este estudo valida principalmente o design molecular e o mecanismo de extração eletroquímica, sem ainda divulgar dados sobre a escala de processamento de instalações industriais contínuas, a taxa de recuperação de ouro e o consumo de energia por unidade.
Ao ajustar a estrutura química das moléculas extratoras, essa plataforma eletroquímica também pode ser utilizada para recuperar metais do grupo da platina de catalisadores automotivos usados, bem como outros metais críticos de rejeitos de mineração e fluxos de resíduos industriais. A estrutura principal da plataforma de separação pode permanecer inalterada, sendo necessário apenas modificar os sítios de ligação e as propriedades redox do extrator de acordo com o metal alvo.
Os resultados da pesquisa foram publicados no ACS Energy Letters, com financiamento do programa de Ciências Básicas de Energia do Escritório de Ciências do Departamento de Energia dos EUA. A equipe planeja, como próximos passos, avançar na ampliação de escala do processo e na pesquisa de aplicação industrial, além de utilizar simulação computacional e inteligência artificial para acelerar o design de moléculas extratoras para diferentes metais.