Criado um filtro para extrair elementos de terras raras

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Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/05/2025

Filtro de terras raras

Muito se fala das terras raras, elementos qu?micos essenciais em baterias, turbinas e?licas, eletr?nicos port?teis, LEDs e muito mais, mas pouco se fala na dificuldade de extra?-las e separar cada um dos elementos qu?micos que as comp?em.

As terras raras constituem um grupo de 17 elementos qu?micos, sendo 15 lantan?deos (lant?nio, c?rio, praseod?mio, neod?mio, prom?cio, sam?rio, eur?pio, gadol?nio, t?rbio, dispr?sio, h?lmio, ?rbio, t?lio, it?rbio e lut?cio), al?m do esc?ndio e do ?trio, que s?o metais de transi??o.

Harekrushna Behera e colegas da Universidade do Texas, nos EUA, desenvolveram agora um filtro, dotado de nanoporos e nanocanais, que consegue n?o apenas separar e extrair esses elementos, como tamb?m consegue reter outros elementos indesejados, como pot?ssio, s?dio e c?lcio.

Cada canal ? diferente, permitindo a passagem apenas de ?ons com determinadas caracter?sticas, enquanto outros s?o impedidos de passar. Essa seletividade ? crucial para muitos processos biol?gicos, incluindo o modo como nosso c?rebro pensa, e foi justamente a? que a equipe foi buscar inspira??o.

"Elementos de terras raras s?o a espinha dorsal de tecnologias avan?adas, mas sua extra??o e purifica??o exigem muita energia e s?o extremamente dif?ceis de implementar nas escalas necess?rias," disse o professor Manish Kumar. "Nosso trabalho visa mudar isso, inspirado no mundo natural."

Seletividade

A constru??o dos canais artificiais tornou-se poss?vel gra?as a modifica??es em uma estrutura sint?tica chamada pilarareno, uma estrutura em forma de pilar ou coluna, cujas unidades s?o an?is arom?ticos. Sua estrutura relativamente r?gida e cil?ndrica, com uma cavidade central bem definida, permite ajustar sua capacidade de capturar ou bloquear ?ons espec?ficos, enquanto deixa passar outros.

"A natureza aperfei?oou a arte do transporte seletivo atrav?s de membranas biol?gicas," disse Venkat Ganesan, membro da equipe. "Esses canais artificiais s?o como pequenos porteiros, permitindo a passagem apenas dos ?ons desejados."

O sistema desenvolvido pela equipe transporta especificamente ?ons de terras raras. O resultado ? uma esp?cie de filtro que pode transportar seletivamente elementos de terras raras m?dias, como eur?pio (Eu) e t?rbio (Tb), como muita efici?ncia. Al?m disso, a equipe demonstrou seletividades significativamente elevadas entre os lantan?deos m?dios e os lantan?deos leves e pesados.

Os elementos de terras raras s?o divididos em v?rias classes (leve, m?dio e pesado), cada uma com propriedades diferentes que os tornam ideais para aplica??es espec?ficas. Por exemplo, os elementos m?dios s?o usados em ilumina??o e telas, incluindo LEDs e TVs, e como ?m?s em tecnologias de energia verde, como turbinas e?licas e baterias de ve?culos el?tricos.

A equipe descobriu que a seletividade dos canais ? controlada por intera??es ?nicas mediadas pela ?gua entre os ?ons de terras raras e o canal. Essas intera??es permitem que os canais diferenciem os ?ons com base em sua din?mica de hidrata??o - como as mol?culas de ?gua circundam e interagem com os ?ons.

Agora eles pretendem aplicar a tecnologia a outros elementos de interesse econ?mico, como l?tio, cobalto, g?lio e n?quel.

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