¿No sabes tu código postal?Gracias por ponerse en contacto con nosotros.¡Estaremos de vuelta pronto!¡Error al enviar el formulario!Imagen de Juli Kosolapova en UnsplashPor Júlio Bernardes en Jornal da USP – Las tierras raras son un conjunto de elementos químicos, normalmente presentes en la naturaleza mezclados con minerales, difíciles de extraer –de ahí el nombre–, pero con características peculiares, como magnetismo intenso y absorción y emisión de luz.Estas propiedades especiales hacen que se utilicen en multitud de aplicaciones tecnológicas, como lámparas LED, láseres, superimanes presentes en discos duros de ordenadores y motores de coches eléctricos, y en la separación de componentes del petróleo.Actualmente, Brasil posee la segunda mayor reserva mundial conocida de tierras raras, pero esta riqueza no es explotada, debido al costo de la tecnología de extracción y separación, lo que obliga al país a importar estos elementos para utilizarlos como materia prima en las industrias, principalmente de China. , el mayor productor mundial.En la USP, grupos de investigación realizan estudios con tierras raras, obteniendo resultados promisorios, como un método de separación no contaminante, basado en nanotecnología, además de aplicaciones en iluminación, láseres, producción de acero, células solares, filtros de rayos ultravioleta y catalizadores automotrices . .A Universidade também coordena um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia (INCT) voltando ao domínio de todas as etapas da cadeia produtiva da fabricação dos superímãs de terras raras, da mina ao ímã, e no momento colabora com a instalação de uma fábrica de ímãs em Minas Gerais.Las mayores reservas probadas de tierras raras del mundo se encuentran en China, con 44 millones de toneladas.Le sigue poco después Brasil, con 22 millones, la misma cantidad que Vietnam, pero por delante de Rusia, con 12 millones, India, con 6,9 millones, y Australia, con 3,4 millones, según datos de 2018 del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS). ).“En Brasil, las tierras raras se encuentran en las arenas monazíticas de la costa y principalmente en depósitos cercanos a volcanes extinguidos, como en las ciudades de Araxá y Poços de Caldas, en Minas Gerais, y Catalão, en Goiás, y también en Pitinga , en Amazonas. .Es probable que las reservas brasileñas sean mucho mayores de lo que actualmente está probado, especialmente en la Amazonía”, dice al Jornal da USP el profesor Fernando Landgraf, de la Escola Politécnica (Poli) de la USP.“Sin embargo, en la cadena de producción de tierras raras, Brasil tiene el mineral, tiene el consumo final, ya que importa superimanes para aerogeneradores y motores eléctricos, pero no domina las etapas intermedias del proceso, o sea, la separación de elementos y la fabricación de superimanes”.El profesor Henrique Elsi Toma, del Instituto de Química (IQ) de la USP, relata que Brasil pasó a tener un papel de liderazgo en el campo, cuando desarrolló la tecnología de separación y purificación.“El primer yacimiento fue descubierto en 1886, en la playa de Cumuruxatiba, en Bahía, y en 1915 Brasil era el mayor proveedor mundial de monacita, un mineral extraído de la arena que contiene tierras raras, y en ese momento se usaba para producir mantas incandescentes, que permiten que las lámparas de gas emitan luz blanca”.En 1946, el químico Pawel Krumholz, quien luego se convertiría en profesor de la USP, creó la técnica para separar las tierras raras de la monacita y la aplicó a la empresa Orquima, que había fundado cinco años antes.“En 1957, se creó en la USP una línea de investigación sobre química de tierras raras, coordinada por el profesor Ernesto Giesbrecht”, relata.En la década de 1950, el foco de la exploración de monacita se convirtió en la extracción de torio y uranio, utilizados en la producción de energía nuclear.“Brasil dominaba la tecnología de extracción de tierras raras, pero tenían pocas aplicaciones tecnológicas significativas.La situación cambió con la aparición de la televisión en color a finales de esa década, cuando las pantallas comenzaron a pintarse con europio para producir imágenes en color.Posteriormente, las principales aplicaciones de las tierras raras se convirtieron en imanes y láseres de alta potencia, utilizando neodimio extraído de la monacita, pero para entonces Brasil ya había perdido terreno en el mercado mundial”, explica Toma.“En 1962, la Usina Santo Amaro (USAM), perteneciente a Orquima, fue nacionalizada y pasó a formar parte de la empresa Nuclemon, cuyo nombre fue cambiado en 1992 a Indústrias Nucleares do Brasil (INB).En 2004, el país dejó de producir tierras raras y, en 2012, se interrumpieron las exportaciones de monacita a China, que pasó a acaparar el mercado mundial con su producción nacional.Si bien Brasil es considerado un 'país mineral' debido a la abundancia de yacimientos, el enfoque está en la exportación de mineral en bruto, especialmente hierro, que no requiere tecnologías de extracción sofisticadas o muy costosas”.Según Fernando Landgraf, el mercado mundial de tierras raras es relativamente pequeño en términos financieros, mueve unos 5.000 millones de dólares al año, pero su importancia estratégica es enorme.“Por ejemplo, los imanes de tierras raras son indispensables para los coches eléctricos.China ha invertido en toda la cadena productiva de las tierras raras, comenzando por la extracción, pasando por la separación, la producción de imanes y finalmente la producción de autos eléctricos.Es obvio que ella querrá vender el auto, no el imán”, dice.“Hoy, en Brasil, no hay nadie que extraiga el concentrado de tierras raras por separado de otros elementos, por lo que no se comercializan.El costo de obtenerlo no vale el producto importado.Hay planes para que Mineração Serra Verde, en Minaçu, en el estado de Goiás, comience a producir y exportar el concentrado, pero recién a partir del próximo año”.Los datos del USGS indican que China es el mayor productor mundial de tierras raras, con 120.000 toneladas extraídas en 2018, seguido de Australia, con 20.000 toneladas, y Estados Unidos, con 15.000.En IQ, el grupo de investigación del profesor Henrique Toma, especializado en nanotecnología, desarrolló una técnica llamada hidrometalurgia magnética para la separación de tierras raras, simplificando y abaratando el proceso.“El método utiliza nanopartículas magnéticas modificadas con un agente químico que captura las tierras raras que se mezclan con el mineral, colocadas en un pequeño reactor.Luego de que las nanopartículas son rescatadas con un imán de neodimio, se modifica su acidez, liberando las tierras raras”, describe.“En el proceso tradicional, realizado en reactores gigantes, esta separación requiere miles de litros de solvente, que solo se pueden usar una vez y contaminan el medio ambiente.Con las nanopartículas, una vez que se separan las tierras raras, se pueden volver a utilizar”.Según Toma, el proceso es automatizado, no contamina, facilita la separación de diferentes elementos químicos y puede ser utilizado en la recuperación de tierras raras en residuos electrónicos.“Para limpiar el medio ambiente, lo ideal no es explorar, sino simplemente reciclar los minerales, como sucede con las latas de aluminio.Por ejemplo, se estima que un coche eléctrico contiene un kilogramo de neodimio.Cuando el vehículo se convierte en chatarra, si no se recicla, el neodimio se convierte en un contaminante.Por eso, es fundamental desarrollar técnicas avanzadas que permitan reciclar en el futuro”, subraya.“Esta es todavía una técnica nueva, que ha resultado en publicaciones y trabajos científicos, pero necesita apoyo para llegar al mercado, la investigación casi se detuvo por falta de recursos.Brasil tiene tierras raras y tecnología, podría avanzar mucho, pero las empresas no tienen tradición de desarrollo tecnológico, casi todo es importado”, dice.La investigación contó con el apoyo del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y uno de los artículos que describen la técnica de la hidrometalurgia magnética fue publicado en 2019, en la revista científica Hidrometallurgy, y se puede acceder en este enlace.Trabajos recientes de investigadores de la USP sobre el tema estratégico para la economía brasileñaJunto al Instituto de Investigaciones Tecnológicas de São Paulo (IPT), la USP coordina el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Procesamiento y Aplicaciones de Imanes de Tierras Raras para la Industria de Alta Tecnología (INCT Patria), que colaboró ​​con la instalación de un laboratorio-fábrica de imanes de tierras raras en Minas Gerais, LabFabITR.La fábrica, una iniciativa de la Compañía de Desarrollo de Minas Gerais (Codemge), se instalará en el municipio de Lagoa Santa, en el Gran Belo Horizonte, a partir de un proyecto desarrollado por un grupo de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC).“Las dos primeras etapas del proceso, la concentración y separación de las tierras raras para obtener el óxido de neodimio utilizado en los imanes, fueron coordinadas por el Centro de Tecnología Mineral (Cetem) y el Centro de Desarrollo Tecnológico Nuclear (CDTN), del gobierno federal. ., con la colaboración de Poli y la empresa minera CDMM, que suministra las tierras raras utilizadas en el proyecto”, describe Landgraf.“Investigadores del IPT y Poli realizaron los siguientes pasos, la transformación del óxido de neodimio en neodimio metálico, utilizado en la producción de una aleación metálica con boro y hierro.Estos elementos se funden y se someten a un proceso de solidificación controlado, a partir del cual se obtienen tiras muy finas, para un mejor control de la estructura de la aleación.Las tiras se muelen y el polvo resultante se usa para hacer el imán”.El IPT también colaboró ​​en los estudios de protección contra la corrosión del imán.Los equipos de la planta ya fueron adquiridos y las instalaciones deberían comenzar a producir en abril del próximo año.“Con LabFabITR, se formará una cadena productiva desde la extracción de neodimio hasta la fabricación de imanes para empresas productoras de motores y generadores eléctricos”, observa el profesor de Poli.“La idea es que, en diez años, la fábrica produzca 100 toneladas de imanes al año.Ese número es inferior a la demanda del mercado brasileño, que es de 2.000 toneladas por año, pero existe la expectativa de que, cuando se consolide la producción, las empresas ingresen al proyecto, lo que permitirá aumentar la cantidad de imanes producidos”.La investigación del INCT Patria que involucra a LabFabITR cuenta con el apoyo de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Educación Superior (Capes), CNPq y la Fundación São Paulo de Investigación (Fapesp).También en IQ, el grupo coordinado por el profesor Hermi Felinto de Brito investiga materiales luminiscentes que convierten la luz, que contienen tierras raras, que actúan como emisores de luz eficientes y pueden aplicarse como marcadores ópticos.“Las tierras raras se han utilizado como convertidores de luz en láseres, pantallas, lámparas fluorescentes, LED y OLED”, dice el profesor.“Hemos desarrollado nuevos materiales luminiscentes como centros emisores, cuyas aplicaciones han crecido significativamente en los últimos años, en estudios avanzados de fotónica, dispositivos optoelectrónicos, marcadores biológicos fluorescentes, dispositivos emisores de luz blanca, pigmentos multicolores y películas emisoras transparentes.Estos elementos son de gran importancia en el campo de la biomedicina, por ejemplo.Algunos análisis de sangre utilizan el fenómeno de la luminiscencia de los complejos de europio como marcador de enfermedades, como es el caso del PSA, que detecta el cáncer de próstata”, relata el profesor al Jornal da USP.Brito ejemplifica la actividad de los investigadores del grupo, descrita en artículos publicados en revistas científicas internacionales, como Journal of Material Chemistry y ACS Applied Material & Interfaces, con el reciente desarrollo de compuestos de tierras raras que actúan como marcadores ópticos en documentos, como DNI, pasaporte, diploma, carné de conducir y sellos, así como billetes de banco.“El principal objetivo de estos marcadores es probar la autenticidad a través de la luminiscencia del material”, destaca.El profesor recuerda que Brasil siempre ha contribuido a la investigación de las tierras raras en el mundo, dominando el proceso de separación e incluso exportando óxido de europio puro a mediados del siglo pasado.“Sin embargo, en las décadas de 1970 y 1980, Brasil ya había perdido competitividad en el mercado.Hoy, a pesar de que el país cuenta con enormes reservas de tierras raras, uno de los mayores cuellos de botella en la producción es la necesidad de nuevas tecnologías para separar estos elementos, ya que las tierras raras tienen propiedades químicas similares, lo que dificulta su producción a gran escala y con altos costos. pureza.”La investigación sobre marcadores ópticos cuenta con la colaboración del Instituto de Investigaciones Energéticas y Nucleares, las Universidades Federales de Pernambuco (UFPE) y Paraíba (UFPB) y el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), además del apoyo financiero de la Capes, CNPq y Fapesp.“Actualmente, nuestro grupo está desarrollando investigaciones sobre catálisis de hollín automotriz, fotocatálisis para la descomposición de antibióticos y contaminantes en agua, recuperación de tierras raras de lámparas agotadas y catalizadores, y polímeros inorgánicos para termómetros de rango fisiológico”, dice el profesor Osvaldo Antônio Serra, coordinador de el Laboratorio de Tierras Raras de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP).“Utilizamos una variedad de tierras raras, como cerio para catálisis, europio y terbio para luminiscencia, neodimio e iterbio para termometría.Hay algunas empresas en Brasil que extraen tierras raras, en Minas Gerais y Goiás, pero la cantidad es pequeña y los costos de producción son altos, en comparación con China.Además, está el problema ambiental, que surge al abrir el mineral con ácidos y bases concentrados;algunos de ellos pueden contener elementos radiactivos como el torio y el uranio, lo que dificulta aún más la minería”.Recientemente, investigadores de la FFCLRP lograron desarrollar un método que utiliza materiales luminiscentes para detectar residuos de armas de fuego, en colaboración con el profesor Marcelo Firmino de Oliveira, del área de Química Forense del Departamento de Química de la FFCLRP.“Nuestro grupo también trabaja desde hace 15 años con el desarrollo de protectores solares a base de tierras raras, concretamente con cerio.Tenemos una patente licenciada y varios artículos científicos sobre el tema”, observa Serra.“En nuevas colaboraciones con la Universidad Federal de Pernambuco (UFPE), iniciamos pruebas de toxicidad cutánea.Se espera que en el futuro esta formulación pueda estar en los protectores solares disponibles en el mercado”.La emisión de luz a través de tierras raras también es investigada por el grupo del profesor Euclydes Marega Junior, del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) de la USP.Los elementos más estudiados son el erbio, el iterbio y el tulio, que emiten luces de diferentes colores.“A menudo, la presencia de tierras raras en la vida cotidiana ni siquiera se nota.¿Conoces la similitud entre una lámpara de gas y una lámpara LED?”, pregunta el profesor.“No producen luz blanca, solo azul.En la linterna, una manta incandescente recibe la luz azul y la convierte en blanca, en realidad una combinación de luces de los tres colores básicos, azul, verde y rojo, que emiten las tierras raras.La lámpara LED está recubierta de una capa de óxido de cerio, una tierra rara, con la misma función de emitir luz blanca”.Usando una combinación de erbio, terbio y tulio, los investigadores de IFSC crearon un LED que produce luz blanca.“Este LED emite una luz infrarroja, que no es visible.Las tierras raras son parte de un mecanismo de conversión dentro del LED, absorben el infrarrojo y lo convierten en luz visible.Cada material emite luz de un color básico diferente, y al estar juntos forman luz blanca”.Marega Júnior señala que, sin tierras raras, sería imposible tener fuentes de iluminación de bajo consumo.“Una lámpara LED consume un 90% menos de energía que las lámparas incandescentes, esto demuestra la importancia de las tierras raras.El gran desafío de Brasil es purificar tierras raras en gran escala, pero no hay una política de incentivo a la industria, todo se compra ya hecho;si hay un problema de importación, las fábricas paran”.Además de los imanes, el neodimio se utiliza en la producción de dispositivos láser, ya que permite emisiones de luz con mayor calidad y pureza de color.“La mayoría de los láseres emiten un haz de luz en una sola dirección, pero hoy en día se está estudiando una nueva clase, la de los láseres aleatorios, en los que la luz se propaga en varias direcciones, y que pueden, por ejemplo, aumentar la potencia de iluminación de las lámparas o el eficiencia de los tratamientos contra el cáncer, al alcanzar varios puntos del tejido enfermo”, dice el ingeniero Josivanir Gomes Câmara, que investigó materiales dispersores de luz para láseres aleatorios en Poli.“El neodimio se mezcla con un vidrio hecho de telurio y óxidos de zinc, un material que es simple de hacer y tiene una gran solubilidad, lo que permite aumentar la cantidad de tierras raras en la mezcla, lo que hace que el láser sea más eficiente”.Las conclusiones de la investigación, presentadas en una tesis doctoral defendida en Poli el 16 de diciembre del año pasado, también están recogidas en un artículo publicado en el Journal of Luminescence, el pasado mes de mayo.Câmara pretende continuar los estudios aplicando la tecnología en dispositivos microelectrónicos.Las propiedades emisoras de luz de las tierras raras también están siendo investigadas para su aplicación en células solares, o dispositivos fotovoltaicos, que convierten la luz solar en energía eléctrica, en un estudio realizado en el Ipen, que actúa en estudios de posgrado en colaboración con la USP.“El objetivo es desarrollar y modificar materiales con luminiscencia persistente, es decir, donde la emisión se produzca de minutos a horas después de que haya cesado la excitación de la fuente de luz, con emisión visible, específicamente en la región verde, análoga a la máxima emisión de la espectro solar, utilizando el rango ultravioleta (UV) para la conversión de energía”, dice Leonardo Francisco, investigador responsable del trabajo.“El material utilizado es una matriz de aluminato de estroncio combinado con europio y disprosio, dos tierras raras.El europio emite luz en la región verde y aumenta la absorción de luz ultravioleta, mientras que el disprosio actúa como una "trampa" para el almacenamiento de energía en el material, lo que da lugar a una luminiscencia persistente".Según el investigador, el material ya se fabrica a gran escala, pero es necesario producirlo en forma de nanopartículas, más adecuadas a las dimensiones de las células solares.A pesquisa, descrita em dissertação de mestrado orientada por Maria Claudia França da Cunha Felinto, do Centro de Química e Meio Ambiente (CQMA) do Ipen, defendida em 1º de março, é relatada em artigo do Journal of Alloys and Compounds, publicado em 3 de junio.El estudio contó con la colaboración de IQ, el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) y la UFPE, además del apoyo financiero de la Capes, CNPq, Fapesp y la Comisión Nacional de Energía Nuclear (CNEN).También en el Ipen, se probó el uso de tierras raras en tratamientos superficiales de metales, comúnmente utilizados en la industria para proteger contra el desgaste, la corrosión y la oxidación.“Se ensayaron itrio, lantano, neodimio, samario y gadolinio en forma de óxidos y nitratos en la boruración del acero, proceso que endurece la superficie del metal con la adición de boro, realizado en hornos a temperaturas entre 900 y 1000 grados centígrados (°C)”, dice el investigador César Roberto Kiral Santaella, autor del trabajo, descrito en una tesis doctoral defendida en el Ipen el 16 de junio de 2020, dirigida por Marina Fuser Pillis, del Centro de Ciencia y Tecnología de Materiales ( CCTM) del Ipen.“Mezcladas con los reactivos del proceso, las tierras raras aceleraron la difusión del boro, lo que resultó en un aumento del espesor de las capas superficiales formadas, lo que abre la posibilidad de reducir el tiempo de tratamiento del metal y, en consecuencia, el consumo de energía”.La investigación contó con la colaboración de CQMA, las Universidades Federales del Gran ABC (UFABC) y Rio Grande do Sul (UFRGS), y el Instituto Leibniz, en Bremen (Alemania).Otra aplicación de las tierras raras es en los convertidores catalíticos automotrices, que filtran el carbón y las partículas (hollín) que producen los vehículos, reduciendo la emisión de contaminantes.En la FFLCRP, un estudio del Laboratorio de Tierras Raras probó el uso de un filtro de material cerámico (cordierita), ya utilizado en los sistemas de escape, impregnado con un compuesto de tierras raras, el óxido de cerio (ceria).“Los escapes de los vehículos propulsados ​​por diesel y biodiesel eliminan gran cantidad de hollín, lo que genera varios problemas a la salud humana y ha sido objeto de medidas restrictivas por parte del Consejo Nacional del Ambiente (Conama) para el año 2022”, dice Viviane de Carvalho Gomes, quien realizó la investigación, bajo la dirección del profesor Osvaldo Antonio Serra.“Las tierras raras promueven la combustión completa del material particulado a una temperatura inferior a la de la combustión del hollín.Cuando está solo, el carbono elemental se descompone a 600 °C y, con la presencia de estos catalizadores, esta temperatura desciende a 370 °C”.El trabajo, que contó con la colaboración de la IFSC, la UFPE, la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) y la Universidad de Warwick (Reino Unido), fue presentado en el 1er Congreso Fronteras de la Nanociencia y la Nanotecnología: Avances, realizado por jóvenes científicos brasileños a finales de octubre.Actualmente, el grupo FFCLRP está escribiendo un artículo para su futura publicación.Viviane comenta que para que la técnica llegue al mercado, es necesario completar las pruebas en motores estacionarios de sistemas diesel y biodiesel, además de una alianza con el sector privado para realizar pruebas en sistemas móviles diesel, es decir, vehículos que circular con combustibles.”¿No sabes tu código postal?Gracias por ponerse en contacto con nosotros.¡Estaremos de vuelta pronto!¡Error al enviar el formulario!Solicita presupuesto para la instalación de energía solar y deja de pagar costosas facturas de luz.No es compromiso 😉Solicita una cotización y te enviaremos información sobre precio y formas de pago para recolección, descaracterización y destino ecológicoLa recolección selectiva en condominios se vuelve, cada día que pasa, más necesaria, especialmente en las grandes ciudades donde las estimaciones muestran que la cantidad de residuos debería aumentar.Solicite una cotización de carbono neutral.Vea lo fácil que es tomar medidas de compensación ambiental en su evento.Gracias por suscribirse a nuestro boletín!¡Error al enviar el formulario!Gracias por suscribirse a nuestro boletín!¡Error al enviar el formulario!Copyright 2010/2021 – Todos los derechos reservados.Desarrollado por VisualStudioUtilizamos cookies para ofrecerle una mejor experiencia de navegación.Al navegar por el sitio, usted acepta su uso.sepa mas