Hoje o magnésio é extraído de lagoas salgadas usando eletrólise, um processo intensivo em energia.
[Imagem: Cortland Johnson/PNNL]
Extração do magnésio
Engenheiros do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico (PNNL) e da Universidade de Washington, ambos nos EUA, descobriram uma maneira simples de recuperar da água do mar um sal de magnésio puro, a matéria-prima para se chegar ao metal magnésio.
O magnésio é abundante no mar e cada vez mais útil em terra, incluindo captura de carbono, cimento de baixo carbono e baterias de próxima geração.
Hoje, contudo, o magnésio é obtido principalmente através de um processo intensivo em energia a partir de salmouras de lagos salgados.
Em meados do século 20, indústrias químicas conseguiram extrair os sais de magnésio a partir da água do mar misturando-a com hidróxido de sódio, ou soda cáustica. O sal de hidróxido de magnésio resultante, que dá nome ao leite antiácido de magnésia, foi então processado para produzir magnésio metálico. No entanto, o processo resulta em uma mistura complexa de sais de magnésio e cálcio, que são difíceis e caros de separar.
O que Qingpu Wang e seus colegas fizeram foi modificar esse processo de forma a produzir sal de magnésio puro, permitindo um processamento mais eficiente. E, curiosamente, eles conseguiram isso simplificando o processo.
"Normalmente, as pessoas avançam na pesquisa de separações desenvolvendo materiais mais complicados," disse o professor Chinmayee Subban. "Este trabalho é tão empolgante porque estamos adotando uma abordagem completamente diferente: Encontramos um processo mais simples que funciona."
Protótipo do equipamento de extração do magnésio por cofluxo laminar.
[Imagem: Qingpu Wang et al. - 10.1021/acs.estlett.2c00229]
Cofluxo laminar
A nova técnica de extração funciona fazendo fluir duas soluções lado a lado. Batizado de método de cofluxo laminar, o processo tira proveito do fato de que soluções em fluxo criam um limite de reação constante: as soluções "frescas", que estão entrando no fluxo, nunca permiten que o sistema atinja um equilíbrio.
Os materiais são os mesmos do processo original, a água do mar e o hidróxido de sódio. A água do mar contendo magnésio reage rapidamente, formando uma camada de hidróxido de magnésio sólido. Esta fina camada atua como uma barreira, impedindo a mistura dos líquidos.
"O processo de fluxo produz resultados dramaticamente diferentes do que a simples mistura de soluções," disse Qingpu Wang. "A barreira inicial de hidróxido de magnésio sólido impede que o cálcio interaja com o hidróxido. Podemos produzir seletivamente hidróxido de magnésio sólido puro sem a necessidade de etapas adicionais de purificação."
A seletividade desse processo o torna particularmente poderoso. A geração de hidróxido de magnésio puro, sem qualquer contaminação por cálcio, permite eliminar as etapas de purificação, e saltar essas etapas significa economizar energia e diminuir o custo de fabricação do metal.
Além de abrir, a técnica abre para a indústria uma fonte de matéria-prima do tamanho de todos os oceanos.
Agora a equipe pretende testar sua técnica de cofluxo laminar em outras aplicações, como na dessalinização da água, na qual a remoção do magnésio é uma parte essencial.
