Biolixiviação de elementos de terras raras a partir de pó de lâmpada fluorescente utilizando Acidithiobacillus thiooxidans

Abstract

Os elementos de terras-raras (ETRs) são fundamentais para avanços tecnológicos e econômicos globais e estão em crescente demanda devido à sua utilização em produtos de alto valor agregado, como eletrônicos, ímãs, catalisadores etc. No entanto, a produção global desses elementos é dominada pela China, o que cria preocupações sobre a dependência de suprimentos e a volatilidade dos preços. Assim, a reciclagem de resíduos eletroeletrônicos para recuperação de ETRs pelo método da biohidrometalurgia surge como uma alternativa viável, reduzindo a dependência da mineração convencional e seus impactos ambientais. Este trabalho investigou a biolixiviação de pó de lâmpadas fluorescentes utilizando a bactéria Acidithiobacillus thiooxidans, em condições experimentais diferenciadas pelo uso ou não de defletores e pela aplicação dos métodos one-step e two-step. Os resultados demonstraram que a condição two-step com defletores promoveu maior eficiência do processo, favorecendo a produção de metabólitos ácidos e resultando em extrações mais elevadas. Nessas condições, observou-se a solubilização completa de ítrio e európio em cerca de três dias e aproximadamente oitenta por cento de gadolínio após quatorze dias, enquanto cério, térbio e lantânio apresentaram baixas taxas de recuperação devido à presença de fosfatos mais resistentes. As análises de difração de raios X confirmaram a dissolução das principais fases cristalinas inicialmente presentes no resíduo, como óxido de ítrio, aluminato de bário e magnésio dopado com európio e fluorapatita, especialmente nas condições two-step com defletores, evidenciando a efetividade da biolixiviação. Os resultados obtidos destacam o potencial da técnica como rota sustentável para a recuperação de elementos de terras raras a partir de resíduos urbanos, contribuindo para a redução da dependência da mineração primária e para a promoção de práticas alinhadas à economia circular

Rare earth elements (REEs) are essential for global technological and economic advancements and are increasingly in demand due to their use in high-value products such as electronics, magnets, and catalysts. However, global production of these elements is dominated by China, raising concerns about supply dependency and price volatility. Thus, recycling electronic waste for REE recovery through biohydrometallurgical methods emerges as a viable alternative, reducing dependence on conventional mining and its environmental impacts. This study investigated the bioleaching of fluorescent lamp powder using the bacterium Acidithiobacillus thiooxidans under experimental conditions that varied according to the presence or absence of baffles and the application of one-step and two-step methods. The results showed that the two-step condition with baffles promoted greater process efficiency, enhancing the production of acidic metabolites and resulting in higher extraction yields. Under these conditions, complete solubilization of yttrium and europium was achieved in approximately three days, and around eighty percent of gadolinium was solubilized after fourteen days, while cerium, terbium, and lanthanum exhibited low recovery rates due to the presence of more resistant phosphates. X-ray diffraction analyses confirmed the dissolution of the main crystalline phases initially present in the residue, such as yttrium oxide, barium and magnesium aluminate doped with europium, and fluorapatite, especially under the two-step conditions with baffles, demonstrating the effectiveness of the bioleaching process. The obtained results highlight the potential of this technique as a sustainable route for the recovery of rare earth elements from urban waste, contributing to the reduction of dependence on primary mining and the promotion of practices aligned with the circular economy.