Separação de metais críticos através de membranas suportadas com líquidos: avaliação da interação sinérgica entre organofosforados e membranas

• Processo: 23/01032-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Denise Crocce Romano Espinosa
• Beneficiário: Amilton Barbosa Botelho Junior
• Supervisor: William Abraham Tarpeh
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Stanford University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 21/14842-0 - Elucidação do mecanismo de complexação de organometálicos entre extratantes orgânicos e elementos terras raras, BP.PD
• Assunto(s): Lítio Terras raras Cobalto Membranas de separação Extração líquido-líquido
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cobalt | Lithium | membrane separation | Rare Earth Elements | Solvent extraction | Separação por membranas

Resumo

Metais críticos apresentam sério risco de interrupção na cadeia de suprimentos no curto e médio prazo. As principais economias do mundo têm elementos de terras raras, Li e Co, em sua lista de metais críticos. Esses elementos são críticos para a produção de tecnologias em setores estratégicos, como no caso de energia renovável, mobilidade elétrica, defesa e aeroespacial, e são essenciais para alcançar uma sociedade líquida zero. Os processos de obtenção desses metais podem ser pensados e executados considerando os aspectos do desenvolvimento sustentável, o que inclui baixo consumo de energia e menor emissão de CO2. O processo hidrometalúrgico (rota aquosa) inclui as etapas de lixiviação e separação/purificação e representa grandes avanços sustentáveis, inclusive na produção de produtos de alta pureza. A etapa crítica do processo é a separação/purificação, na qual a presença de contaminantes impacta negativamente na produção de produtos de alta pureza. Além disso, os elementos de terras raras são quimicamente semelhantes e representam um desafio a ser superado. A tecnologia de membranas para a separação de metais representa a próxima geração de técnicas de separação/purificação, o que representa o conhecimento além do estado da arte. O presente projeto teve como objetivo o estudo da separação por membrana de elementos de terras raras, Li e Co, utilizando separação por membrana líquida suportada. Diferentes extratores orgânicos fosfínicos, como Cyanex 272, Cyanex 923 e D2EHPA, serão explorados. Os extratores orgânicos serão colocados em contato com uma membrana antes dos experimentos. O efeito da concentração de extratante orgânico, solução de decapagem e íons metálicos será avaliado. As soluções sintéticas a serem tratadas simularão as soluções reais de extração de metais críticos de fontes primárias e secundárias. Este projeto será focado no mecanismo de separação através da membrana suportada por diferentes ácidos fosfínicos como extratores orgânicos. (AU)

Publicações científicas

(18)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

DOS SANTOS, LUIS HENRIQUE DO NASCIMENTO; PEREIRA, BARBARA DA ROCHA; ROSSET, MORGANA; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA. High purity alumina production by leaching-ion exchange process: Design and flowchart proposal. MINERALS ENGINEERING, v. 217, p. 11-pg., 2024-08-25. (21/14842-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

BOTELHO, AMILTON BARBOSA; DA SILVA, NATALIA OLIM MARTINS; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO. Structure Investigation of La, Y, and Nd Complexes in Solvent Extraction Process with Liquid Phosphine Oxide, Phosphinic Acid, and Amine Extractants. METALS, v. 13, n. 8, p. 16-pg., 2023-08-01. (19/11866-5, 21/14842-0, 23/01032-5)

LIMA, ANASTASSIA MARIAH NUNES DE OLIVEIRA; DA LUZ, VILSON CONRADO; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; GOBO, LUCIANA ASSIS; KUMOTO, ELIO AUGUSTO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES. Electrodialysis as a route for separating metals from NCA-type automotive lithium-ion batteries. JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION, v. 527, p. 12-pg., 2025-09-25. (23/01032-5, 20/00493-0, 21/14842-0, 19/11866-5)

BRAZ, VITOR MOOR PINHEIRO; VACCARI, MENTORE; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA. Effect of Iron Oxidation State on Solvent Extraction Scandium Extraction Process from Bauxite Residue and Life Cycle Assessment. JOM, v. 77, n. 11, p. 13-pg., 2025-09-15. (23/01032-5, 21/14842-0, 22/16507-6, 19/11866-5, 23/15491-1)

BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; LIMA DALVI, GUILHERME DE FREITAS; CAVALCANTE, VINICIUS SMITH; MIYASHITA, ANA CAROLINA; SOARES TENORIO, JORGE ALBERTO; ROMANO ESPINOSA, DENISE CROCCE. Supported Liquid Membranes for Separation of Critical Raw Metals. TMS 2025 154TH ANNUAL MEETING & EXHIBITION SUPPLEMENTAL PROCEEDINGS, v. N/A, p. 9-pg., 2025-01-01. (23/01032-5, 20/00493-0, 21/14842-0, 19/11866-5)

GUIMARAES, LUCAS FONSECA; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES; VACCARI, MENTORE; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA. Characterization of Lithium-Ion Batteries from Recycling Perspective towards Circular Economy. MINERALS, v. 14, n. 9, p. 21-pg., 2024-09-01. (21/14842-0, 20/00493-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

COOMBS, ORISA Z.; JOO, TAIGYU; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; CHALISE, DIVYA; TARPEH, WILLIAM A.. Prototyping and modelling a photovoltaic-thermal electrochemical stripping system for distributed urine nitrogen recovery. NATURE WATER, v. 3, n. 8, p. 22-pg., 2025-08-01. (23/01032-5, 19/11866-5)

PETRAGLIA, FERNANDA FAJARDO NACIF; VINHAL, JONATHAN TENORIO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO. Recycling of permanent magnets: A perspective for application of organic acids and ionic liquids towards eco-friendly process. JOURNAL OF ENVIRONMENTAL CHEMICAL ENGINEERING, v. 12, n. 6, p. 10-pg., 2024-10-15. (21/14842-0, 19/11866-5, 23/01032-5, 22/01159-2)

BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; MARTINS, FLAVIO PINHEIRO; CEZARINO, LUCIANA ORANGES; LIBONI, LARA BARTOCCI; SOARES TENORIO, JORGE ALBERTO; ROMANO ESPINOSA, DENISE CROCCE. The sustainable development goals, urban mining, and the circular economy. EXTRACTIVE INDUSTRIES AND SOCIETY-AN INTERNATIONAL JOURNAL, v. 16, p. 14-pg., 2023-11-08. (21/14842-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

BOTELHO, AMILTON BARBOSA, JR.; DA SILVA, DAVID VASCONCELOS; NUNES DE OLIVEIRA LIMA, ANASTASSIA MARIAH; DE OLIVEIRA, RAFAEL PIUMATTI; GOBO, LUCIANA ASSIS; KUMOTO, ELIO AUGUSTO; FERRARESE, ANDRE; SOARES TENORIO, JORGE ALBERTO; ROMANO ESPINOSA, DENISE CROCCE. LAREX-Tupy Process: Recycling of Li-Ion Batteries from Electric Vehicles by Hydrometallurgical Route Towards Circular Economy. TMS 2024 153RD ANNUAL MEETING & EXHIBITION: SUPPLEMENTAL PROCEEDINGS, v. N/A, p. 8-pg., 2024-01-01. (19/11866-5, 23/01032-5, 20/00493-0, 21/14842-0)

PREMATHILAKE, DILSHAN SANDARUWAN; AMBAYE, TEKLIT GEBREGIORGIS; BOTELHO JR, AMILTON BARBOSA; LIMA, ANA TERESA MACAS; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; VACCARI, MENTORE. Comparative environmental and economic assessment of emerging hydrometallurgical recycling technologies for Li-ion battery cathodes. SUSTAINABLE PRODUCTION AND CONSUMPTION, v. 51, p. 18-pg., 2024-10-03. (21/14842-0, 20/00493-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; MIYASHITA, ANA CAROLINA; SOARES TENORIO, JORGE ALBERTO; ROMANO ESPINOSA, DENISE CROCCE. Separation of Critical Metals Using Supported Liquid Membranes PTFE-Cyanex 272. RARE METAL TECHNOLOGY 2024, v. N/A, p. 8-pg., 2024-01-01. (21/14842-0, 20/00493-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

ABELS, KRISTEN; JUNIOR, AMILTON BARBOSA BOTELHO; CHEN, XI; TARPEH, WILLIAM A.. Ligand content and driving force effects on ion-ion permselectivity in ligand-functionalized membranes. JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE, v. 714, p. 11-pg., 2024-10-21. (19/11866-5, 23/01032-5)

MARTINS, FLAVIO PINHEIRO; ALMARAZ, SOFIA DE-LEON; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; AZZARO-PANTEL, CATHERINE; PARIKH, PRITI. Hydrogen and the sustainable development goals: Synergies and trade-offs. RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, v. 204, p. 11-pg., 2024-08-04. (21/14842-0, 20/00493-0, 19/11866-5, 23/01032-5)

DIAS, MARIA EDUARDA DE MELO GOLCALVES; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA. Recycling of Li-Ion Batteries: Recovery of Critical Metals by Hydrometallurgy. JOM, v. N/A, p. 12-pg., 2025-08-25. (20/00493-0, 23/01032-5, 21/14842-0, 19/11866-5)

BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; ABELS, KRISTEN; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; TARPEH, WILLIAM A.. Lithium Extraction by Electrodialysis: Effect of Co-Occurring Ions for Application in Brine Processing. Journal of the Electrochemical Society, v. 172, n. 2, p. 10-pg., 2025-02-01. (23/01032-5, 19/11866-5, 21/14842-0)

LIMA, ANASTASSIA MARIAH NUNES DE OLIVEIRA; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO; GOBO, LUCIANA ASSIS; KUMOTO, ELIO AUGUSTO; BOTELHO JUNIOR, AMILTON BARBOSA; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES. Study of the behaviour of cations in leaching of NCA lithium-ion batteries by electrodialysis. ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY, v. N/A, p. 12-pg., 2025-01-28. (19/11866-5, 23/01032-5, 20/00493-0, 21/14842-0)

CHEJE MACHACA, DARWIN MICHELL; BOTELHO JR, AMILTON BARBOSA; DE CARVALHO, THAMYRES CARDOSO; TENORIO, JORGE ALBERTO SOARES; ESPINOSA, DENISE CROCCE ROMANO. Hydrometallurgical processing of chalcopyrite: A review of leaching techniques. INTERNATIONAL JOURNAL OF MINERALS METALLURGY AND MATERIALS, v. 31, n. 12, p. 19-pg., 2024-12-01. (21/14842-0, 20/00493-0, 19/11866-5, 23/01032-5)