Resumo:
Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram uma nova molécula de extração que pode ser impulsionada diretamente pela eletricidade para recuperar metais valiosos de resíduos eletrônicos, logística de mineração e resíduos industriais, e reduzir significativamente a dependência de processos tradicionais em reagentes químicos. Esta pesquisa pode tornar o processo de reciclagem de metais mais limpo, simples e energeticamente mais eficiente.
O resultado desta pesquisa, liderada por Su Xiao, professor de engenharia química e biomolecular da escola, foi publicado na "ACS Energy Letters". A equipe de pesquisa propôs anteriormente uma tecnologia contínua de extração líquido-líquido mediada eletroquimicamente, e-LLE, em 2024 para recuperar ouro de resíduos eletrônicos. A tecnologia demonstra que a eletricidade pode substituir as grandes quantidades de ácidos e bases normalmente necessárias na extração líquido-líquido. A extração líquido-líquido é uma técnica amplamente utilizada para separar e purificar metais, mas os sistemas da época ainda exigiam reagentes químicos adicionais para completar todo o ciclo de extração.
Desta vez, os pesquisadores eliminaram essa etapa química restante, modificando a própria molécula de extração. Eles projetaram uma molécula multifuncional que se liga seletivamente a íons metálicos, tem carga permanente e é estável na fase orgânica usada para extração. Como a molécula carrega sua própria carga elétrica, os pesquisadores podem controlar sua reação diretamente com a eletricidade, eliminando a necessidade de reagentes químicos intermediários que antes eram necessários.
A carga permanente incorporada na nova molécula atua como um eletrólito, tornando o líquido condutor, disse a pesquisadora de pós-doutorado Deborah Schmidt, coautora do artigo. Portanto, as reações redox podem ser impulsionadas por eletricidade e não por produtos químicos. Ela observa que este trabalho permite a eletrificação completa de um processo de separação industrial que depende fortemente de reagentes químicos.
Su Xiao disse: “Esta é a primeira vez que executamos a extração eletroquímica com solvente da maneira que imaginávamos. Carregamos a molécula, ela liga o metal e o traz para a fase orgânica, e então libera o metal através da eletricidade.”
Ao conduzir o processo diretamente com eletricidade, o consumo de produtos químicos pode ser reduzido em uma ou duas ordens de grandeza, enquanto o ciclo de extração também é simplificado. A substituição de reagentes intermediários por eletricidade poderia, teoricamente, reduzir o desperdício químico e o consumo de energia.
Em testes de laboratório, os pesquisadores usaram a molécula para recuperar seletivamente o ouro do lixiviado do lixo eletrônico. O chamado lixiviado é uma solução formada pela dissolução de metais preciosos em resíduos de produtos eletrônicos. O ouro é a primeira demonstração desta pesquisa, mas o objetivo maior da equipe é estabelecer um conjunto de princípios de design molecular para desenvolver extratores eletroativos para outros desafios de separação.
Adryjek Aguda, coautor do artigo e estudante de pós-graduação, disse que este sistema pode ser adaptado à recuperação seletiva de uma variedade de metais de alto valor, como a recuperação de metais do grupo da platina de catalisadores automotivos gastos e a recuperação de vários elementos-chave de rejeitos ou outras matérias-primas complexas. Como a própria plataforma eletroquímica permanece essencialmente inalterada, os pesquisadores podem ajustar a estrutura química do extrator para atingir diferentes metais com base em diferentes necessidades de aplicação.
Su Xiao disse que esta pesquisa abre um caminho básico para a compreensão e projeto de tais sistemas. Na próxima etapa, a equipe se concentrará em promover o desenvolvimento desta tecnologia para aplicações em escala industrial, ao mesmo tempo em que continuará a desenvolver mais soluções de design molecular e buscará cooperação em modelagem computacional e inteligência artificial para acelerar a triagem e descoberta de novos agentes de extração.
Su Xiao disse que à medida que os recursos minerais críticos e as questões da cadeia de abastecimento recebem cada vez mais atenção, esta conquista mostra que a eletroquímica tem o potencial de fornecer tecnologia de separação escalonável e com baixo teor de resíduos e promover as pessoas a repensar como reciclar metais de uma forma mais limpa e totalmente eletrificada.
O artigo de pesquisa é intitulado "Eletrificação Direta da Extração Líquido-Líquido através da Transmissão de Cargas Fixas para Compostos Ativos Redox Seletivos" e foi publicado em "ACS Energy Letters" em 7 de julho de 2026. O DOI é 10.1021/acsenergylett.6c01434. A pesquisa foi financiada pela Divisão de Ciências Básicas de Energia e pelo Programa de Ciências de Separação do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA, projeto número DE-SC0025636.
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