Síntese de nanopartículas de cobre e prata a partir da reciclagem de PCIs

A quantidade de resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) descartados aumenta a cada ano. Diversos fatores podem contribuir para este crescimento, como avanços tecnológicos, as mudanças no estilo de vida da população, o desenvolvimento da sociedade, o crescimento econômico e a própria diversificação e obsolescência programada destes produtos. Cerca de 20 a 50 milhões de toneladas destes resíduos são produzidas por ano, com um aumento anual de 3-5%.

As placas de circuito impresso (PCIs) estão presentes em todos os REEE e elas representam cerca de 5% do seu total. Estas placas são substratos em que os componentes eletrônicos são montados e os circuitos são interligados. Elementos existentes em sua composição podem possuir valor econômico, como o cobre, prata, ouro e o níquel, além de elementos que são prejudiciais ao meio ambiente e à saúde, como o chumbo, o mercúrio e o cádmio. Estudos estimam que os metais representam mais de 95% do valor total intrínseco da placa. Assim, além da preocupação ambiental, o esgotamento das reservas minerais e a necessidade de fontes para recuperação secundária de metais de valor agregado são fatores importantes para o estudo da recuperação de metais a partir da sucata eletrônica.

Através da reciclagem de PCIs, a recuperação e a reutilização de elementos químicos em novos processos produtivos podem trazer benefícios econômicos, ambientais e sociais. Um exemplo é a produção de nanopartículas metálicas, que podem aumentar o valor agregado deste resíduo. Assim, após a recuperação e purificação da solução de extração, o metal pode ser utilizado como precursor na síntese de nanopartículas, como as de prata e/ou cobre, por exemplo. Estas nanopartículas apresentam potencial para aplicação em diversos setores da indústria que justificam seu valor agregado, como na catálise, eletrônica, óptica, em tecidos e embalagens e na medicina.

Neste contexto, esta linha de pesquisa tem como objetivo a aplicação de rotas hidrometalúrgicas para a extração e purificação de cobre de PCIs de computadores obsoletos e prata de resíduos de PCIs de celulares e, posterior, síntese e caracterização de nanopartículas.

Inicialmente as PCIs de equipamentos eletroeletronicos passam por diversos processos de operações unitárias (desmantelamento, cominuição, concentração de metais por separação magnética, eletrostática ou por gravidade) e caracterização (análise granulométrica, caracterização química e perda ao fogo).

Em seguida, é realizado o processamento hidrometalúrgico no qual parâmetros como o agente lixiviante (ácido) adequado, concentração, relação sólido-líquido, potencial da solução, temperatura, agitação, tempo de aquecimento, agente oxidante e etapas de lixiviação, são estudados. Após a recuperação dos metais de interesse, a solução de lixiviação pode ser purificada através de extração por solventes, resinas quelantes, precipitação seletiva ou eletrorefino. Finalmente, após a recuperação da prata e cobre, as nanopartículas destes metais são sintetizadas.

As nanopartículas formadas são caracterizadas por espectroscopia de absorção de UV-visível (UV-Vis), difração de raios-X (DRX), espectroscopia de raios-X porenergia dispersiva (EDS), potencial Zeta, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (MET).