Al igual que la producción petrolera de Oriente Medio en la década de 1970, China domina hoy el refinamiento global de metales críticos que constituyen la base de la economía estadounidense. En esa misma década, la dependencia petrolera de Estados Unidos provocó una escasez que ralentizó el crecimiento y provocó fuertes subidas de precios. Sin embargo, en las últimas décadas, la tecnología estadounidense de fracking creó una nueva forma de extraer petróleo, transformando al país de uno de los mayores importadores de petróleo del mundo a uno de los mayores exportadores.

Hoy, Estados Unidos necesita otro avance tecnológico para asegurar el suministro interno de metales como litio, cobalto, cobre y tierras raras, necesarios para todo, desde baterías hasta motores a reacción y eléctricos. Nth Cycle cree tener la solución.

La empresa fue cofundada por la profesora asociada del MIT Desirée Plata, la directora ejecutiva Megan O´Connor y el científico jefe Chad Vecitis para recuperar metales críticos de desechos industriales y minerales utilizando una tecnología patentada y altamente eficiente conocida como electroextracción.

“Estados Unidos es una nación increíblemente rica en recursos; solo se trata de extraerlos y convertirlos para su uso. Esa es la función de la refinación”, dice O´Connor, quien trabajó en electroextracción como estudiante de doctorado con Plata, cuando ambos estudiaban en la Universidad de Duke. “Al cerrar esa brecha en la cadena de suministro, podemos convertir a Estados Unidos en el mayor productor de metales críticos del mundo”.

Desde el año pasado, Nth Cycle produce cobalto y níquel con su primer sistema comercial en Fairfield, Ohio. Los sistemas modulares de refinación de la compañía, que funcionan con electricidad en lugar de combustibles fósiles, pueden implementarse en mucho menos tiempo que las plantas de refinación de metales tradicionales. Ahora, Nth Cycle busca implementar sus sistemas modulares en Estados Unidos y Europa para establecer nuevas cadenas de suministro para los materiales que impulsan nuestra economía.

“Alrededor del 85% de los minerales críticos del mundo se refinan en China, por lo que es un problema económico y de seguridad nacional para nosotros”, afirma O´Connor. “Incluso si extraemos los materiales aquí —tenemos una mina de níquel operativa en Michigan—, luego los enviamos al extranjero para su refinación. Esos materiales son componentes necesarios en múltiples industrias. Todo, desde nuestros teléfonos hasta nuestros coches y sistemas de defensa, depende de ellos. Me gusta decir que los minerales críticos son el nuevo petróleo”.

De los residuos, una oportunidad

En 2014, O´Connor y Plata asistieron a una charla de Vecitis, entonces profesor de la Universidad de Harvard, en la que este habló sobre su trabajo con filtros electroquímicos para destruir contaminantes en aguas residuales farmacéuticas. Como parte de la investigación, observó que el material reaccionaba con el metal para crear cobre cristalino en los filtros. Tras la charla, Plata le preguntó a Vecitis si alguna vez había considerado usar este método para la separación de metales. No lo había hecho, pero estaba entusiasmado por intentarlo.
En ese momento, Plata y O´Connor estaban estudiando aguas residuales ricas en minerales creadas como subproducto de la fracturación hidráulica para petróleo y gas.

“La idea original fue: ¿Podríamos usar esta tecnología para extraer esos metales?”, recuerda O´Connor.

El enfoque se centró en utilizar la tecnología para recuperar metales de los desechos electrónicos, incluidas fuentes como teléfonos viejos, vehículos eléctricos y relojes inteligentes.

En la actualidad, los fabricantes y las instalaciones de desechos electrónicos muelen materiales al final de su vida útil y los envían a enormes refinerías químicas en el extranjero, que calientan el metal hasta convertirlo en un líquido fundido y lo someten a una serie de ácidos y bases para destilar los desechos nuevamente a una forma pura del metal deseado.

“Cada uno de esos ácidos y bases debe transportarse como mercancía peligrosa, y su proceso de fabricación tiene una gran huella de gases de efecto invernadero y de energía”, explica Plata. “Eso dificulta la viabilidad económica, salvo en instalaciones grandes y centralizadas, e incluso en ese caso, supone un reto”.

Estados Unidos y Europa cuentan con una gran cantidad de desechos al final de su vida útil, pero están dispersos y las regulaciones ambientales han dejado a Occidente con pocas opciones de refinación escalables.

En lugar de construir una refinería, el equipo de Nth Cycle ha construido un sistema modular de refinación, denominado "The Oyster", que puede reducir costos, desperdicios y plazos de comercialización al estar ubicado en el mismo sitio que recicladores, mineros y fabricantes. The Oyster utiliza electricidad, precipitación química y filtración para crear los mismos productos químicos para la refinación de metales que los métodos tradicionales. Actualmente, el sistema puede procesar más de 3000 toneladas métricas de chatarra al año y puede personalizarse para producir diferentes metales.

“La electroextracción es una de las formas más limpias de recuperar metal”, dice Plata.

Nth Cycle recibió apoyo temprano del Departamento de Energía de EE. UU., y cuando Plata llegó al MIT en 2018, Nth Cycle se convirtió en parte del acelerador de startups STEX25 del Programa de Enlace Industrial del MIT.

“Lo importante de estar en un lugar como el MIT es el ecosistema emprendedor y la filosofía de ´tecnología robusta´ de Cambridge”, explica Plata. “Eso ha sido fundamental para el éxito de Nth Cycle y una de las razones por las que trasladamos la empresa al área metropolitana de Boston. Poder acceder a talento y capital paciente fue clave”.

Refinación de metales deslocalizada

Plata afirma que uno de los momentos de mayor orgullo de su carrera se produjo el año pasado durante la ceremonia de colocación de la primera piedra de la primera planta de producción de hidróxido mixto (níquel y cobalto) de Nth Cycle en Ohio. Muchos de los nuevos empleados de Nth Cycle en la planta habían trabajado anteriormente en plantas automotrices y químicas de la ciudad, pero ahora trabajan en lo que Nth Cycle denomina la primera planta comercial de refinación de níquel para chatarra del país.

"La visión de O´Connor de elevar a las personas y al mismo tiempo elevar la economía es un estándar de práctica inspirador", afirma Plata.

Nth Cycle será propietaria y operará otros sistemas Oyster con un modelo de negocio que O´Connor describe como refinación como servicio, donde los clientes son dueños del producto final. La empresa busca asociarse con desguazaderos e instalaciones de recolección de chatarra industrial, así como con fabricantes que generan residuos.

Actualmente, Nth Cycle trabaja principalmente en la recuperación de metales de baterías, pero también ha utilizado su proceso para recuperar cobalto y níquel de catalizadores usados ​​en la industria del petróleo y el gas. En el futuro, Nth Cycle espera aplicar su proceso a la mayor fuente de residuos: la minería.

“El mundo necesita minerales más críticos como el cobalto, el níquel, el litio y el cobre”, afirma O´Connor. “Los únicos dos lugares donde se pueden obtener estos materiales son el reciclaje y la minería, y ambas fuentes requieren refinación química. Ahí es donde entra en juego Nth Cycle. Mucha gente tiene una percepción negativa de la minería, pero si se cuenta con una tecnología que puede reducir los residuos y las emisiones, así es como se logra más minería en regiones como Estados Unidos. Ese es el impacto que queremos que esta tecnología tenga en el mundo occidental”.

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