Biorrecuperação de terras raras a partir do resíduo de lâmpadas fluorescentes

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Ribeiro, Rebecca Souza [UNESP]
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Terras raras; Mineração urbana; Biolixiviação; Lâmpadas fluorescentes; Bioprocesso
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/258228

Os elementos terras raras são de extrema importância para o desenvolvimento de tecnologias verdes, tanto as atuais quanto as futuras, e isso se deve as suas propriedades ópticas, redox e magnéticas singulares. A mineração desses metais apresenta problemáticas, poucos depósitos são viáveis para exploração e os minerais são complexos e diversos. Além disso, o processo é custoso do ponto de vista ambiental e econômico. A China domina a cadeia produtiva de terras raras, sendo o principal país exportador e gerando dependência dos demais países pela importação, o que torna alguns metais críticos e caros. Com a crescente necessidade de garantir um estoque doméstico e com as preocupações ambientais, a reciclagem de resíduos eletroeletrônicos ganha destaque, pois representam uma fonte potencial de metais e auxilia na diminuição dos impactos ambientais, o que vai na direção de uma Economia Circular. As lâmpadas fluorescentes são portadoras de quantidades significativas de algumas terras raras, sendo produzidas em larga escala e descartadas de modo inadequado, o que gera um desperdício dos metais e aumento da poluição. A biohidrometalurgia é uma técnica que utiliza microrganismos para produzir insumos capazes de solubilizar os metais de interesse, sendo uma técnica ambientalmente amigável, simples e barata. O objetivo do trabalho é processar o resíduo de lâmpadas fluorescentes esgotadas através da biolixiviação para a recuperação de terras raras. Para isso, foi realizado o cultivo das bactérias A. thiooxidans e A. ferrooxidans, que produzem H2SO4 e Fe3+, respectivamente. Para garantir um volume maior de ácido e de ferro, foi feita uma etapa de bioprodução desses insumos, que foram utilizados em ensaios subsequentes de biolixiviação com meio oxidado. Os ensaios de biolixiviação contaram com 3 sistemas: biolixiviação com ácido, com ferro, e com ácido e ferro. O resíduo inicial das lâmpadas e os resíduos sólidos de biolixiviação foram caracterizados por DRX e ICP-MS como forma de comparar o antes e o depois do processo e para verificar a quantidade de terras raras extraída. Inicialmente, 6 terras raras estavam presentes: ítrio, európio, cério, lantânio, térbio e gadolínio (ordem de concentração decrescente). Em todos os sistemas houve extração de 100% de ítrio e 80-85% de európio dentro de 3-5 dias, sendo que a extração dos demais elementos foi inexpressiva devido a estrutura refratária das suas fases cristalinas. A A. ferrooxidans apresentou atividade de crescimento durante a biolixiviação com ferro, se mostrando tolerante ao resíduo das lâmpadas, e por isso foi considerado o sistema mais eficiente. Ítrio e európio são considerados metais críticos pois são insubstituíveis em suas aplicações, e a extração desses elementos em pouco tempo juntamente a rápida bioprodução de insumos abre um precedente para o aumento na escala dos experimentos. As lâmpadas se mostraram um resíduo adequado para a obtenção desses metais, e técnicas mecânicas podem auxiliar na extração dos demais elementos, o que demonstra o potencial do bioprocesso elaborado, que pode vir a garantir um suprimento de terras raras mais estável de uma forma mais sustentável, diminuindo a necessidade por matérias-primas virgens e tratando de um problema ambiental ao mesmo tempo.