I ricercatori della Penn State sviluppano la natura

I ricercatori della Penn State hanno scoperto un modo per imitare la colla naturale presente nelle cozze per recuperare gli elementi delle terre rare (REE) senza utilizzare grandi quantità di energia.

Questa soluzione ecologica include quello che i ricercatori chiamano rivestimento in nanocellulosa ispirato ai mitili (MINC) che utilizza le sue proprietà appiccicose per estrarre elementi rari da fonti secondarie come le acque reflue. Questo processo funge da sostituto delle pratiche estrattive attualmente utilizzate per acquisire questi elementi, cruciali nella creazione di batterie e turbine eoliche efficienti.

Il MINC è particolarmente utile per estrarre il neodimio, che è considerato un materiale critico dal DOE a causa della carenza di approvvigionamento e della sua importanza in tecnologie come le batterie dei veicoli elettrici. L’attuale processo per estrarre l’elemento da fonti secondarie è inefficiente e ad alto consumo energetico, quindi questa tecnologia fornisce un’alternativa necessaria.

“L’approccio MINC offre un’alternativa sostenibile ed ecologica ai metodi di estrazione convenzionali, riducendo al minimo l’impatto ambientale e contribuendo alla disponibilità a lungo termine di elementi critici”, ha affermato l’autore principale Amir Sheikhi, assistente professore di ingegneria chimica e ingegneria biomedica presso alimentatore. “L’offerta globale limitata di neodimio e l’impatto ambientale degli attuali metodi di estrazione richiedono lo sviluppo di approcci ecologici e sostenibili per il recupero delle terre rare”.

Molte soluzioni rispettose dell’ambiente come questa copiano sistemi già presenti in natura, utilizzando la “biomimetica”. Ad esempio, gli ingegneri hanno imparato dalla struttura delle foglie di acero e degli uccelli del martin pescatore come adattare le turbine eoliche per aumentare la produzione di energia.

Nel presente studio, i ricercatori hanno analizzato la composizione della colla naturale utilizzata dalle cozze per aderire alle superfici sottomarine al fine di sviluppare il rivestimento MINC, che sostanzialmente agisce come un magnete per il neodimio. La tecnologia è anche in grado di evitare di recuperare elementi indesiderati come sodio e calcio, che impiegherebbero più tempo ed energia per essere filtrati.

"La sfida nell'estrazione del neodimio sta nel ottenerne una rimozione efficiente e selettiva a basse concentrazioni", ha affermato Sheikhi. “Il MINC presentato in questo studio offre una migliore selettività e capacità di rimozione del neodimio, superando le limitazioni dei metodi precedenti”.

Usare le cozze come modello non solo aiuta a recuperare efficacemente il neodimio, ma lo fa in un modo notevolmente meno dannoso per l’ambiente che contiene l’elemento.