Una startup obtiene metales críticos a partir de residuos mineros

Phoenix Tailings está desarrollando un proceso para extraer materiales, incluidos metales de tierras raras y níquel, de los desechos mineros.

En el centro de la transición energética está la transición de los metales. Los parques eólicos, los paneles solares y los coches eléctricos requieren muchas más cantidades de cobre, zinc y níquel que sus alternativas de gasolina. También requieren metales más exóticos con propiedades únicas, conocidos como elementos de tierras raras, que son esenciales para los imanes que van en cosas como las turbinas eólicas y los motores de los vehículos eléctricos.

En la actualidad, China domina el procesamiento de elementos de tierras raras, refinando alrededor del 60% de estos materiales para el mundo, lo que plantea evidentes amenazas tanto económicas como incluso de seguridad. Por su parte, en Estados Unidos y en muchas otras partes del mundo hay cantidades considerables de metales de tierras raras sin utilizar. El problema es que están mezclados con grandes cantidades de residuos mineros tóxicos.

En este escenario, la startup estadounidense Phoenix Tailings está desarrollando un proceso de extracción de materiales, como metales de tierras raras y níquel, a partir de residuos mineros. La empresa utiliza agua y disolventes reciclables para recoger el metal oxidado, luego lo introduce en una mezcla de sales fundidas calentadas y le aplica electricidad.

La empresa, cofundada por antiguos alumnos del MIT, afirma que su planta piloto de producción de Woburn (Massachusetts) es la única del mundo que produce metales de tierras raras sin subproductos tóxicos ni emisiones de carbono. El proceso utiliza electricidad, pero Phoenix Tailings la compensa actualmente con contratos de energía renovable.

La empresa espera producir más de 3.000 toneladas de estos metales de aquí a 2026, lo que representaría alrededor del 7% de la producción total estadounidense del año pasado.

Ahora, con el apoyo del Departamento de Energía, Phoenix Tailings está ampliando la lista de metales que puede producir y acelerando los planes para construir una segunda planta de producción.

Para el equipo fundador, el trabajo tiene implicaciones para la geopolítica y el planeta.

«Nos centramos en crear materiales críticos para la próxima generación de tecnologías. Más en general, queremos obtener estos materiales de forma que sean sostenibles a largo plazo.», explica afirma Tomás Villalón, uno de los fundadores de la empresa

Tras esbozar una versión del diseño de su sistema, los fundadores compraron una cantidad experimental de residuos mineros, conocidos como lodos rojos, y montaron un reactor prototipo en el patio trasero de Villalón. Al final, obtuvieron una pequeña cantidad de producto, pero tuvieron que apresurarse a pedir prestado el equipo científico necesario para determinar qué era exactamente. Resultó ser una pequeña cantidad de concentrado de tierras raras junto con hierro puro.

Hoy, en la refinería de la empresa en Woburn, Phoenix Tailings introduce residuos mineros ricos en metales de tierras raras en su mezcla y la calienta a unos 700º C. Cuando aplica una corriente eléctrica a la mezcla, el metal puro se acumula en un electrodo. El proceso deja unos residuos mínimos.

«La clave de todo esto no es sólo la química, sino cómo se enlaza todo, porque con las tierras raras hay que alcanzar purezas realmente altas en comparación con un metal producido convencionalmente», explica Villalón. «Por tanto, hay que pensar en la pureza del material durante todo el proceso».

Desde tierras raras hasta níquel o magnesio

Villalón afirma que el proceso es económico en comparación con los métodos de producción convencionales, no produce subproductos tóxicos y es totalmente libre de carbono cuando se utilizan fuentes de energía renovables para la electricidad.

La planta de Woburn produce actualmente varios elementos de tierras raras para sus clientes, entre ellos neodimio y disprosio, importantes para los imanes. Los clientes utilizan estos materiales en turbinas eólicas, coches eléctricos y aplicaciones de defensa.

La empresa también ha recibido dos subvenciones del programa ARPA-E del Departamento de Energía de EE.UU. por un total de más de 2 millones de dólares. La subvención de 2023 apoya el desarrollo de un sistema para extraer níquel y magnesio de residuos mineros mediante un proceso que utiliza carbonización y dióxido de carbono reciclado. Tanto el níquel como el magnesio son materiales fundamentales para aplicaciones de energías limpias como las baterías.

La subvención más reciente ayudará a la empresa a adaptar su proceso para producir hierro a partir de residuos mineros sin emisiones ni subproductos tóxicos. Phoenix Tailings afirma que su proceso es compatible con una amplia gama de tipos de mineral y materiales de desecho, y la empresa tiene mucho material con el que trabajar: La extracción y el tratamiento de minerales generan unos 1.800 millones de toneladas de residuos al año en Estados Unidos.

«Queremos aprovechar nuestros conocimientos del procesamiento de los metales de tierras raras y trasladarlos poco a poco a otros segmentos», explica Villalón. «Simplemente tenemos que refinar algunos de estos materiales aquí. Es imposible que no podamos», concluye.