El biodesmantelamiento para recuperar residuos electrónicos estratégicos

La lixiviación con la ayuda de bacterias se puede utilizar para separar componentes al reciclar residuos electrónicos, así lo han demostrado losos biohidrometalurgistas de TU Bergakademie Freiberg

En un matraz lleno de una solución bacteriana se colocó una vieja placa electrónica. Al principio, no pasó mucho en la prueba que Benjamin Monneron hizo en el laboratorio del grupo de investigación de Microbiología Ambiental. Pero luego, los componentes individuales comenzaron a caerse de la placa de circuito y hundirse hasta el fondo del matraz cuando fue éste fue agitado. Veinte días antes, el estudiante de doctorado había colocado el antiguo componente electrónico en una solución acuosa que contenía el microorganismo Acidithiobacillus ferrooxidans.

Imagen de TU Bergakademie Freiberg

Materiales estratégicos

La bacteria, invisible a simple vista, tiene la capacidad de disolver la soldadura por oxidación del hierro agregado. Lo que queda es la placa de circuito en sí, que normalmente contiene cobre y eventualmente oro, así como los componentes que se separaron de la placa con la soldadura, por ejemplo, diodos, condensadores o resistencias. “Son precisamente estos componentes los que contienen altas concentraciones de metales estratégicamente importantes como el tantalio, el rutenio, el galio o incluso el disprosio”, explica Monneron. Los diodos, condensadores y resistencias se pueden clasificar posteriormente y tratar posteriormente. De la solución que contiene la soldadura disuelta, el estaño, la plata y el cobre posiblemente se recuperen y purifiquen en etapas posteriores.

Potencial

Los metales contenidos en cada componente ahora se pueden reciclar en mayor cantidad utilizando métodos específicos, ya sea por lixiviación y extracción con solvente o por un proceso pirometalúrgico. “La ventaja decisiva es que los elementos llamados raros contenidos en los componentes se enriquecen en gran medida al clasificarlos”, explica el profesor Michael Schlömann. “El nuevo método es particularmente interesante para elementos de tierras raras, que normalmente no se pueden procesar con métodos de reciclaje desarrollados hasta la fecha”, dice el experto en biohidrometalurgia.

Los análisis del equipo mostraron que el disprosio, por ejemplo, podría enriquecerse en un factor de 140 mediante un biodesmantelamiento con clasificación posterior. “Esto nos permitió alcanzar concentraciones comparables a las de los depósitos de mineral de los que generalmente proviene el disprosio”, explica Monneron.

En los procesos convencionales que se están probando actualmente en investigación y desarrollo para el reciclaje de desechos electrónicos, toda la placa de circuito impreso se tritura y se lixivia químicamente o se trata térmicamente (mediante fundición). Solo los metales altamente concentrados se pueden recuperar al final. “Si los elementos están presentes en concentraciones bajas, esto solo es posible mediante procesos complejos y con un consumo de energía extremadamente alto”, sostiene Schlömann.

Importancia del biodesmantelamiento y de una rápida clasificación

La separación de los componentes es de crucial importancia en el nuevo proceso de biodesmantelamiento. Es por eso que los elementos pueden tratarse por separado y pueden, idealmente, estar disponibles nuevamente como materias primas secundarias. “Sin embargo, se necesita más trabajo de investigación, porque todavía tenemos que desarrollar la clasificación mecánica de los componentes obtenidos mediante biolixiviación en cooperación con especialistas para el procesamiento”, señala Schlömann. Si la ciencia encuentra una manera de clasificar rápida y fácilmente los componentes después de la biolixiviación, se abrirá un potencial no alcanzado para el reciclaje de metales estratégicamente importantes de desechos electrónicos.

Cabe señalar que los procesos biohidrometalúrgicos se consideran una alternativa a los procesos pirometalúrgicos. Los primeros hechos en Freiberg tratan los minerales con determinadas bacterias y, por lo tanto, disuelven los metales contenidos en los minerales (la denominada biolixiviación). A continuación, los metales se extraen de la solución acuosa mediante moléculas orgánicas (la denominada extracción con disolvente) y finalmente se depositan como un elemento en un cátodo por electrodeposición. Un proceso biohidrometalúrgico se centra típicamente en los sulfuros metálicos extremadamente poco solubles, que son oxidados por microorganismos a los correspondientes sulfatos altamente solubles. Hoy en día, del 10 al 15 por ciento del cobre mundial se extrae de esta manera.

El equipo que lidera Michael Schlömann ha publicado los resultados de su investigación en el número actual de la revista MDPI / Recycling.

Descarga aquí el artículo sobre Biodesmantelamiento de Benjamin Monneron-Enaud, Oliver Wiche and Michael Schlömann.

 

2020-10-08T12:39:36+02:00 2 octubre, 2020|