A Audi Environmental Foundation juntou-se à Freiberg University of Mining and Technolog para investigar novas formas de recuperar matérias-primas através da reciclagem. Elementos como o índio, o gálio ou mesmo o estanho são finitos e essenciais para as tecnologias modernas, como a fibra ótica, a energia fotovoltaica e os semicondutores. Todos os aparelhos eletrónicos são compostos por peças que contêm estes elementos, pelo que está previsto um processo de extração seletiva que vai recuperar estas substâncias dos resíduos incinerados. Atualmente, estes materiais perdem-se quando as peças eletrónicas que os contêm são deitadas fora juntamente com o lixo doméstico. O novo processo foi concebido para manter estes valiosos metais de alta tecnologia no ciclo.
Em 2019, foram consumidas cerca de 16 toneladas de matérias-primas primárias per capita na Alemanha. Os números incluem todas as matérias-primas extraídas de fontes naturais, além da biomassa e dos combustíveis fósseis, bem como minério de ferro, cobre, chumbo e zinco. Atualmente, estes últimos têm de ser importados para a Alemanha quase em exclusivo, para serem transformados. Acontece que as matérias-primas metálicas são recursos esgotáveis, raros e encontradas apenas em locais dispersos. Além disso, os minérios contêm grandes quantidades de rocha desconhecida, o que se traduz nos metais não estarem presentes na sua forma pura. Ainda assim, têm de ser extraídos através de complexos processos químico-térmicos antes de poderem ser processados. No entanto, são essenciais para muitas tecnologias do futuro, incluindo a eletromobilidade, as telecomunicações e a energia fotovoltaica. O Conselho dos Recursos Mundiais das Nações Unidas, entre outros, prevê que a sua procura aumentará a nível mundial até 2030, o que se deve ao aumento da procura de matérias-primas e metais, bem como de semicondutores feitos a partir deles, juntamente com o número de dispositivos elétricos utilizados em todo o mundo. Estes dispositivos dependem de eletrónica de controlo que é construída com semicondutores personalizados, os quais, por sua vez, são inúteis sem elementos de terras raras.
Embora sejam elementos raros e importantes, perdem-se muitas vezes de forma não intencional. Muitas pessoas deitam fora, incorretamente, pequenos aparelhos elétricos como lanternas, pens USB, fichas e cabos de carregamento, ou mesmo telemóveis, no lixo doméstico, em vez de os devolverem aos pontos de recolha. Na Alemanha, os resíduos domésticos são normalmente processados termicamente, ou seja, incinerados. Este processo não permite a recuperação efetiva das matérias-primas valiosas contidas nos resíduos para utilização industrial. Em vez disso, estas permanecem nas lixeiras ou cinzas volantes. Estas, por sua vez, são depositadas em aterros, o que significa que os elementos tecnológicos abandonam o ciclo e perdem a possibilidade de utilização posterior. É aqui que entra um projeto de investigação sobre a extração seletiva de índio, gálio e estanho, que está a ser financiado pela Audi Environmental Foundation. O projeto visa extrair os metais contidos nas cinzas volantes ou nas lixeiras após a incineração de resíduos domésticos para posterior utilização em novos produtos. Através da reutilização e da reciclagem, as matérias-primas não têm de ser extraídas da terra em primeiro lugar, uma abordagem que pode reduzir o impacto ambiental da extração mineira e as emissões do comércio internacional de minérios e materiais forjados (ou seja, equivalentes de matérias-primas).
Cabeças precisas feitas à medida para iões metálicos
Com base no método de extração seletiva, um processo de reciclagem está atualmente a ser desenvolvido no laboratório por Betty Leibiger, uma estudante de doutoramento em química na Freiberg University of Mining and Technology. “O desafio é produzir moléculas que liguem especificamente os iões metálicos desejados”, explica Leibiger. Simplificando, Leibiger tem de desenvolver uma “pinça” com uma forma especial que possa selecionar para separação os iões metálicos desejados de uma solução de cinzas volantes. Cada “cabeça” com esta forma, feita à medida – conhecida na terminologia técnica como ligando – adapta-se apenas a um ião metálico específico, como o índio. “Esta abordagem permite que os iões metálicos individuais sejam gradualmente separados da mistura e tornados numa pureza que os torna utilizáveis em aplicações tecnológicas.
“Nesta fase do projeto, o objetivo é desenvolver uma série de ligandos adequados, que serão depois testados e otimizados em pequena escala”, diz Leibiger. Uma vez otimizado, o processo poderá ser ampliado. Numa fase posterior, seguir-se-ão experiências de extração utilizando cinzas volantes reais ou soluções de branqueamento provenientes do reprocessamento de cinzas volantes.
Utilização ecológica dos recursos
O projeto e a tese de doutoramento associada têm uma duração prevista de três anos e vão ser inicialmente financiados pela Audi Environmental Foundation até ao próximo ano. “As matérias-primas são limitadas. É por isso que os métodos para as conservar são ainda mais importantes – especialmente em grandes quantidades que são úteis para a indústria. Este processo não é apenas mais uma contribuição científica para estabelecer ciclos de recursos, mas também liga o ambientalismo tradicional a tecnologias inovadoras, de acordo com a nossa abordagem Greenovation”, diz Rüdiger Recknagel, Diretor da Audi Environmental Foundation. Outro objetivo do projeto é aumentar a sensibilização para a uso consciente de matérias-primas.
Muitos projetos da Audi Environmental Foundation sensibilizam para a forma como as matérias-primas são desperdiçadas, enquanto fazem sugestões sobre como podem ser conservadas:
- Veja-se, por exemplo, a start-up germano-indiana Nunam, que é financiada pela Audi Environmental Foundation e transforma baterias usadas em unidades móveis de armazenamento de energia. A Nunam montou também uma nano-rede solar a partir de dois módulos de baterias Audi e-tron usados, retirados de veículos de teste. Esta abordagem conserva recursos e poupa a energia que teria sido utilizada para reciclar e produzir novas baterias.
- A poluição dos nossos oceanos por plásticos é um problema global. Juntamente com a CLEAR RIVERS, a Audi Environmental Foundation quer contribuir para a solução. As armadilhas para o lixo nos rios e portos, como as que já existem no Canal Bruxelas-Charleroi, em Budapeste e em Roterdão, foram concebidas para evitar que os resíduos de plástico cheguem ao mar. O lixo recolhido é selecionado e depois reciclado.
- O conceito de ciclo fechado também desempenha um papel importante no projeto “Extração sustentável de elementos de alta tecnologia” da Audi. Juntamente com a Freiberg University of Mining and Technology, a Audi Environmental Foundation está a investigar novos meios de extração de metais de alta tecnologia, como o gálio, o índio, o germânio, bem como os elementos de terras raras.
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