Nueva molécula electrifica la recuperación de oro de residuos electrónicos y reduce el uso de reactivos hasta dos órdenes de magnitud.
- ⚡ Electricidad en lugar de reactivos químicos.
- 🧪 Una sola molécula para capturar, transportar y liberar metales.
- ♻️ Hasta 89 % del oro recuperado de lixiviados de residuos electrónicos.
- 🔄 Proceso electroquímico reversible y continuo.
- 🧴 Entre 10 y 100 veces menos consumo de determinados productos químicos.
- 📱 Residuos electrónicos como futura fuente de metales valiosos.
- ⛏️ Posible aplicación en catalizadores usados, minería y residuos industriales.
¿Por qué importa?
La transición energética necesita enormes cantidades de metales, pero extraerlos y separarlos continúa dependiendo de procesos químicos intensivos. Un equipo de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign ha desarrollado una molécula capaz de utilizar electricidad para controlar directamente la captura y liberación de determinados metales. El avance podría reducir considerablemente el consumo de reactivos y simplificar una de las etapas menos visibles, aunque fundamentales, del reciclaje y la minería: separar un metal concreto de una mezcla donde aparecen muchos otros.
Así funciona en 20 segundos
🧪 1. Los metales pasan a una solución. Los residuos electrónicos se procesan previamente para liberar y disolver los metales que contienen.
🧲 2. La molécula captura el metal buscado. El extractante reconoce selectivamente determinados iones metálicos y los atrapa, separándolos del resto de la mezcla.
⚡ 3. La electricidad cambia su comportamiento. Una pequeña señal eléctrica modifica el estado redox de la molécula y permite controlar cuándo captura o libera el metal.
♻️ 4. El metal se recupera y la molécula vuelve a empezar. El metal se libera en otra fase y el extractante recupera su estado inicial, preparado para repetir el ciclo.
Una molécula diseñada para hacer tres trabajos a la vez
Recuperar oro de una placa electrónica, platino de un catalizador de automóvil o determinados elementos de un residuo minero parece, sobre el papel, una cuestión sencilla: encontrar dónde está el metal y extraerlo.
En realidad, el problema serio llega después.
Una vez disueltos los materiales, aparecen mezclas químicas extremadamente complejas. El metal buscado puede encontrarse en concentraciones pequeñas y acompañado de hierro, cobre, níquel y muchas otras especies químicas. Separarlo con suficiente pureza exige procesos selectivos.
Uno de los métodos industriales empleados para ello es la extracción líquido-líquido. Básicamente, se ponen en contacto dos líquidos que no se mezclan, normalmente una fase acuosa y otra orgánica. Una molécula extractante reconoce determinados iones metálicos y los transporta de una fase a otra.
El inconveniente es todo lo que rodea al proceso. Los ciclos convencionales pueden necesitar ácidos, bases, agentes oxidantes, reductores y otros reactivos para capturar el metal y después conseguir que el extractante vuelva a liberarlo.
El grupo dirigido por el profesor Xiao Su, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, ha abordado el problema desde otro ángulo: modificar la propia molécula encargada de la extracción.
El resultado se publicó en julio de 2026 en ACS Energy Letters.
La nueva molécula combina tres propiedades que normalmente no aparecen juntas: afinidad selectiva por determinados iones, actividad redox controlable electroquímicamente y una carga eléctrica permanente que aporta conductividad iónica en la fase orgánica.
Ahí está la parte interesante.
La molécula no funciona únicamente como extractante. Su carga permanente permite que el líquido conduzca corriente y que el estado químico del extractante pueda modificarse directamente mediante electricidad.
Capturar un metal, moverlo y soltarlo pulsando eléctricamente la molécula
El funcionamiento puede imaginarse como una pinza molecular accionada eléctricamente.
El diseño incorpora un centro redox basado en ferroceno junto a una unidad de amonio con carga permanente. Cuando el ferroceno cambia su estado de oxidación mediante una señal eléctrica, cambia también la capacidad de la molécula para interaccionar con determinados complejos metálicos.
Durante una parte del ciclo, el extractante se carga electroquímicamente y captura el metal presente en la fase acuosa. La molécula permanece soluble en la fase orgánica y transporta allí el ion seleccionado.
Después se invierte electroquímicamente su estado y el metal se libera.
Captura. Transferencia. Liberación. Y vuelta a empezar.
No hace falta introducir un nuevo reactivo químico para provocar cada transformación redox.
Los experimentos alcanzaron hasta un 91 % de oxidación del ferroceno mediante carga electroquímica y cerca de un 95 % de liberación del ion previamente capturado durante la reducción.
Una señal eléctrica modifica el estado químico de la molécula y permite controlar cuándo captura y cuándo libera el metal. Después recupera su estado inicial y puede comenzar otro ciclo.
El oro de los residuos electrónicos sirvió como prueba
El equipo decidió probar el sistema con uno de los materiales más interesantes para el reciclaje avanzado: el oro contenido en residuos electrónicos.
Los ordenadores, teléfonos, equipos de telecomunicaciones y otros dispositivos incorporan pequeñas cantidades de metales valiosos. El problema es que recuperarlos selectivamente de una mezcla de componentes y elementos diferentes puede resultar bastante complicado.
Los investigadores utilizaron lixiviados procedentes de residuos electrónicos, es decir, soluciones obtenidas después de disolver los metales presentes en esos materiales.
En el sistema de flujo continuo desarrollado en laboratorio, el nuevo extractante consiguió una captación de oro del 89 % con elevada selectividad.
El oro es, en este caso, una demostración del concepto más que el destino exclusivo de la tecnología.
La arquitectura molecular puede modificarse para que el extractante reconozca otros iones. Los investigadores consideran que el mismo planteamiento podría adaptarse a metales del grupo del platino presentes en catalizadores de automóviles usados, además de determinados elementos críticos contenidos en residuos mineros y otras corrientes industriales.
En las pruebas con lixiviados procedentes de residuos electrónicos, el sistema consiguió recuperar alrededor del 89 % del oro, manteniendo una elevada selectividad frente a otros metales de la mezcla.
El avance resuelve una limitación de un sistema anterior
La investigación no apareció de cero.
En 2024, el mismo grupo presentó un proceso continuo denominado extracción líquido-líquido mediada electroquímicamente, conocido como e-LLE. Aquella tecnología ya demostraba que la electricidad podía sustituir parte de los reactivos utilizados tradicionalmente para recuperar oro y metales del grupo del platino.
El sistema logró concentrar metales valiosos procedentes de diferentes residuos y demostró que la electroquímica podía integrarse en un proceso continuo de separación.
Quedaba, sin embargo, una dificultad importante.
Los disolventes orgánicos empleados en estas operaciones presentan una conductividad eléctrica limitada. El proceso necesitaba sistemas adicionales y agentes redox intermedios para completar el ciclo.
La molécula presentada en 2026 intenta eliminar precisamente ese cuello de botella.
Al incorporar una carga fija dentro del propio extractante, la conductividad pasa a formar parte del diseño molecular. Eso permite una arquitectura de una sola columna y elimina los agentes redox intermedios utilizados anteriormente.
No es simplemente sustituir un reactivo por otro. Es reducir piezas del proceso.
Entre 10 y 100 veces menos consumo de productos químicos
Según los investigadores, la electrificación directa permite disminuir el consumo químico asociado al proceso entre uno y dos órdenes de magnitud, es decir, aproximadamente entre 10 y 100 veces.
Conviene interpretar esta cifra correctamente.
No significa que desaparezcan todos los productos químicos necesarios para reciclar un dispositivo electrónico. Antes de llegar a la separación selectiva sigue siendo necesario liberar y disolver los metales mediante tratamientos previos.
El avance actúa sobre una etapa concreta: la extracción y regeneración electroquímica del metal.
Aun así, reducir reactivos en esa fase puede tener consecuencias importantes a escala industrial. Menos sustancias consumidas también puede significar menos productos que fabricar, transportar, almacenar, manipular y finalmente gestionar como residuos.
Además, la electricidad ofrece una ventaja peculiar: puede proceder directamente de fuentes renovables.
Una planta de recuperación de metales alimentada parcialmente con fotovoltaica o eólica podría desplazar una parte del consumo de reactivos por electrones producidos con bajas emisiones. Para determinar la ventaja ambiental real habría que estudiar todo el proceso mediante análisis de ciclo de vida, incluyendo fabricación del extractante, disolventes, electricidad, duración de los materiales y tratamientos anteriores y posteriores.
La electrificación directa puede reducir entre uno y dos órdenes de magnitud el consumo de determinados reactivos durante la separación. Esto no elimina los tratamientos químicos previos necesarios para liberar los metales.
La montaña de residuos electrónicos hace especialmente relevante esta tecnología
El contexto mundial ayuda a entender por qué recuperar mejor los metales importa tanto.
En 2022 se generaron aproximadamente 62 millones de toneladas de residuos electrónicos en el planeta. Apenas el 22,3 % fue documentado como recogido y reciclado correctamente.
La tendencia tampoco apunta hacia una reducción. Las estimaciones internacionales sitúan los residuos electrónicos mundiales en alrededor de 82 millones de toneladas anuales para 2030 si continúa la trayectoria actual.
Dentro de esos residuos existen auténticas reservas urbanas de materiales.
Solo en 2022, los aparatos electrónicos desechados contenían aproximadamente 31 millones de toneladas de metales, además de plásticos, vidrio, minerales y materiales compuestos.
Por eso cada vez resulta menos extraño hablar de minería urbana. Una ciudad acumula cobre, oro, plata y otros materiales dentro de móviles, servidores, electrodomésticos, vehículos y equipos eléctricos que tarde o temprano llegan al final de su vida útil.
El reto está en recuperarlos con procesos suficientemente selectivos y económicos.
Móviles, ordenadores y otros dispositivos desechados contienen oro, cobre, plata y otros materiales valiosos. Recuperarlos permite aprovechar metales que ya fueron extraídos y procesados una primera vez.
Recuperar metales también es una cuestión de autonomía industrial
La investigación llega en un momento especialmente oportuno.
Europa intenta reducir su dependencia exterior de determinadas materias primas mediante el Reglamento Europeo de Materias Primas Fundamentales. Entre sus referencias para 2030 figura que la capacidad europea de reciclaje pueda cubrir al menos el 25 % del consumo anual de materias primas estratégicas.
El reciclaje, por tanto, empieza a formar parte de la política industrial además de la gestión de residuos.
Tecnologías capaces de recuperar selectivamente metales de baterías, catalizadores, equipos electrónicos, residuos industriales o relaves mineros podrían ayudar a convertir materiales que actualmente se pierden en fuentes secundarias de materias primas.
Hay además una diferencia importante frente a abrir nuevas minas: buena parte de ese material ya ha sido extraído, procesado, transportado y utilizado una vez.
Aprovecharlo de nuevo permite cerrar parcialmente el círculo.
El siguiente desafío está fuera del laboratorio
El trabajo publicado en ACS Energy Letters establece principios de diseño molecular y demuestra el funcionamiento experimental del concepto. Todavía queda recorrido antes de imaginar grandes instalaciones industriales utilizando esta química.
La estabilidad del extractante durante miles de ciclos, su coste de fabricación, las posibles pérdidas de molécula o disolvente, la velocidad de transferencia de los metales, el consumo eléctrico y el comportamiento frente a residuos reales muy variables serán factores decisivos.
También tendrá que demostrarse que el sistema puede ampliarse manteniendo la selectividad observada en laboratorio.
Los investigadores ya trabajan en nuevos diseños moleculares y plantean utilizar modelización computacional e inteligencia artificial para acelerar la búsqueda de extractantes adaptados a diferentes metales.
Ese enfoque podría ser especialmente potente. En lugar de desarrollar desde cero un proceso industrial completamente diferente para cada elemento, podría mantenerse una plataforma electroquímica relativamente común y modificar principalmente la química molecular que reconoce al metal objetivo.
Una especie de llave diseñada para cada cerradura.
La arquitectura molecular podría adaptarse a otros elementos, incluidos metales del grupo del platino presentes en catalizadores usados y metales valiosos contenidos en residuos industriales y mineros.
De las placas electrónicas a los catalizadores y residuos mineros
Una característica particularmente atractiva del trabajo es que el oro no constituye el límite tecnológico.
Los metales del grupo del platino son candidatos evidentes. Platino, paladio y rodio tienen aplicaciones en catalizadores, industria química, electrónica y determinadas tecnologías energéticas, mientras su separación resulta complicada debido a similitudes químicas entre ellos.
Los catalizadores de vehículos retirados de circulación constituyen ya una fuente secundaria importante de estos materiales.
También existe potencial en relaves y residuos mineros. Muchas explotaciones históricas dejaron enormes cantidades de material procesado cuando las tecnologías disponibles no permitían recuperar económicamente concentraciones pequeñas de ciertos elementos.
Si aparecen técnicas de separación suficientemente selectivas y eficientes, parte de esos residuos podría adquirir un nuevo valor.
No implicaría que cualquier escombrera se transforme mágicamente en una mina rentable. La concentración del metal, mineralogía, pretratamiento necesario, disponibilidad de agua y energía y costes del proceso continúan mandando.
Pero cambia una variable fundamental: la capacidad de separar.
Potencial
La aportación más interesante de esta investigación quizá no sea el porcentaje concreto de oro recuperado. Es la posibilidad de rediseñar procesos químicos alrededor de la electricidad.
Durante décadas, buena parte de la industria de separación se ha basado en añadir sustancias capaces de provocar una reacción determinada. La electroquímica ofrece otra posibilidad: utilizar electrones como herramienta de control y reservar las moléculas para reconocer aquello que realmente interesa recuperar.
Aplicado correctamente, este principio podría favorecer plantas de reciclaje más compactas, modulares y adaptables, capaces de trabajar con diferentes corrientes de residuos cambiando el extractante en lugar de reconstruir todo el proceso.
También podría facilitar instalaciones próximas a grandes fuentes de materiales secundarios: centros de reciclaje electrónico, fábricas de baterías, industrias metalúrgicas o instalaciones de tratamiento de catalizadores.
Queda bastante ingeniería por hacer. Sobre todo, demostrar durabilidad, costes competitivos y buenos resultados ambientales cuando el sistema salga del entorno controlado del laboratorio.
Pero la dirección resulta prometedora: menos reactivos de un solo uso, más electrificación, recuperación selectiva de materiales y mayor aprovechamiento de los metales que ya circulan por la economía.
En una transición energética que multiplicará la demanda de materias primas, aprender a recuperar mejor lo que ya se ha extraído puede acabar siendo casi tan importante como encontrar nuevos yacimientos.
Más información: Deborah Schmitt et al, Direct Electrification of Liquid–Liquid Extraction by Imparting Fixed Charges onto Selective Redox Active Compounds, ACS Energy Letters (2026). DOI: 10.1021/acsenergylett.6c01434
Cristian Cama dice
me gustaría conocer más de este artículo
daniel zamudio dice
Muy interesante y util