Metales de alta tecnología ¿Alemanio y Galio de las profundidades marinas?
Investigación sobre el dilema de las materias primas
El germanio y el galio son dos metales de gran importancia para las altas tecnologías modernas. Ambos son materias primas importantes para la industria de los semiconductores, para los cables de fibra óptica y para la fotovoltaica. Por tanto, son componentes esenciales para dar forma a la electromovilidad y la transición energética. Utilizando nuevos métodos analíticos, el grupo de investigación "CritMET: Critical Metals for Enabling Technologies", dirigido por Michael Bau, catedrático de geoquímica de la Universidad Jacobs de Bremen, ha estudiado la distribución del germanio y el galio en las costras de hierro y manganeso de las profundidades marinas. Los resultados se han publicado ahora en dos revistas.
El investigador David Ernst con una corteza de ferromanganeso de las profundidades marinas, un potencial recurso no convencional de metales críticos de alta tecnología.
Jacobs University
En 2020, el 66% de la producción mundial de germanio procedía de China; en el caso del galio, el dominio del mercado chino es aún mayor, con un 97%. Debido a esta dependencia y a los riesgos asociados al suministro de materias primas, tanto el gobierno estadounidense como la Unión Europea han incluido estos metales en sus listas de materias primas críticas. Se está haciendo un gran esfuerzo para buscar yacimientos en todo el mundo, sobre todo porque se prevé que la demanda de estos metales aumente drásticamente en los próximos años. Pero la búsqueda de materias primas está resultando difícil, y los yacimientos no convencionales también están saliendo a la luz.
Una forma de asegurar el suministro mundial de materias primas críticas podría ser la extracción en aguas profundas. Aunque es controvertida por sus efectos poco claros sobre el medio ambiente, podría suministrar grandes cantidades de los numerosos metales sin los cuales, por ejemplo, no se pueden alcanzar los objetivos de la política climática, como la transición energética. El reciclaje todavía no es una solución para las materias primas críticas en un futuro previsible, ya que estos metales todavía no se han utilizado en grandes cantidades.
El grupo de investigación CritMET: Critical Metals for Enabling Technologies, que forma parte del programa de estudios de Ciencia y Tecnología de la Tierra y el Medio Ambiente de la Universidad Jacobs, investiga tanto las posibles fuentes de materias primas como el comportamiento medioambiental de materias primas críticas como las tierras raras, el germanio y el galio. Los artículos que ahora se publican resumen los resultados de la investigación del grupo en torno a Katharina Schier y David Ernst, los profesores Michael Bau y Dieter Garbe-Schönberg, y los socios de cooperación nacionales e internacionales.
Las costras de hierro-manganeso estudiadas se forman muy lentamente en el fondo marino de las profundidades. En el proceso, atrapan y acumulan diversos metales disueltos en el agua de mar. Utilizando nuevos métodos analíticos, el grupo de trabajo consiguió determinar de forma fiable las concentraciones de galio y germanio en dichas costras. Los resultados son de gran importancia para la investigación geoquímica básica, ya que ayudan a comprender mejor el transporte de metales desde las masas terrestres hasta los océanos.
Sin embargo, para la investigación aplicada son bastante desilusionantes: Los contenidos de galio y germanio son demasiado bajos para que las costras sean una fuente de materias primas de estos metales en un futuro previsible. Pero los resultados también tienen un lado positivo, ya que los investigadores pudieron demostrar la eficacia con la que el galio y el germanio se adhieren a los óxidos de hierro y que, por tanto, pueden eliminarse eficazmente del agua y, por ende, del medio ambiente. Dado que todos los metales críticos se liberan en el medio ambiente y, por tanto, en los ríos, lagos y aguas subterráneas, en cantidades cada vez mayores debido a su uso industrial, cada vez más frecuente, los procesos para evitarlo o para limpiar el agua son cruciales. El uso de óxidos de hierro puede ser una solución bastante sencilla y económica para el germanio y el galio.
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Publicación original
Schier, K., Ernst, D.M., Moreno Cordeiro de Sousa, I., Garbe-Schönberg, D.,Kuhn, T., Hein, J.R., Bau, M. 2021. Gallium-aluminum systematics of marine hydrogenetic ferromanganese crusts: Inter-oceanic differences and fractionation during scavenging. Geochimica et Cosmochimica Acta 310, 187–204.
Ernst, D.M., Schier, K., Garbe-Schönberg, D., Bau, M., 2022. Fractionation of germanium and silicon during scavenging from seawater by marine Fe (oxy)hydroxides: Evidence from hydrogenetic ferromanganese crusts and nodules. Chemical Geology 595, 120791.
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