Neodímio, ítrio, cério, európio. Esses e outros elementos químicos estão presentes no dia a dia — no celular, televisão,  carro, para acessar a internet ou acender uma luz, por exemplo. Eles compõem o grupo denominado de elementos de terras raras (ETR), que são considerados estratégicos para a transição energética e amplamente utilizados em equipamentos eletrônicos, discos rígidos de computadores, luzes de LED, motores elétricos, cabos de fibra óptica, turbinas eólicas e mais.

Por Helena Tallmann

OS ETRs são cada vez mais essenciais devido às propriedades magnéticas (usadas nos ímãs mais potentes), luminescentes (emissores de luzes), elétricas (para uso em baterias) e catalíticas (para produção de gasolina, por exemplo).

“Os elementos mais importantes, hoje, são praseodímio, neodímio, térbio e disprósio, que são usados para a produção de ímãs permanentes. Do ponto de vista da mineração, são os que têm maior valor de mercado”, explica a pesquisadora Lucy Chemale, coordenadora de um projeto de avaliação do potencial de terras raras do Serviço Geológico do Brasil (SGB).

Apesar do nome, não são necessariamente raros. São mais abundantes do que ouro e prata, por exemplo — porém, menos encontrados que alumínio, ferro e cobre, informa o SBG. Os ETRs são encontrados em pequenas quantidades, agrupados e associados a minerais específicos. “São considerados elementos incompatíveis e isso faz com que eles não se encaixem dentro da estrutura cristalina de qualquer material [forma como forma como os átomos, íons ou moléculas do material se organizam de maneira tridimensional]”, esclarece Chemale.

David Debruyne, professor do Instituto de Geociências da Unicamp, explica que os ETRs têm propriedades químicas semelhantes – e por isso são encontrados juntos. “No entanto, as proporções relativas variam amplamente conforme o tipo de depósito e a mineralogia associada. Por exemplo, depósitos derivados de carbonatitos [como a Mountain Pass, única mina nos EUA] tendem a ser ricos em elementos de terras raras leves devido à predominância de minerais como bastnaesita e monazita”, diz o docente.

Os ETRs podem ser classificados em leves e pesados, e se agrupam a diferentes minerais com base nessa característica. “É importante destacar que os pesados ocorrem geralmente em menores concentrações absolutas, mas incluem alguns dos elementos de maior valor econômico, como disprósio e térbio. Assim, são altamente estratégicos, embora sujeitos à volatilidade de preços”, acrescenta Debruyne.

Geologia brasileira favorece formação de depósitos

O Brasil é o segundo país com a maior reserva de terras raras, com cerca de 22 milhões de toneladas. Em primeiro lugar está a China, que domina não somente a extração, como toda a cadeia produtiva (separação e refino) e o mercado global, com 44 milhões de toneladas.

Chemale afirma que a geologia diversificada do Brasil, com ambientes geotectônicos formados em diferentes períodos geológicos, torna as condições propícias para a geração de depósitos de terras raras. De acordo com o SGB, os depósitos brasileiros conhecidos estão nos estados de Minas Gerais, Goiás, Amazonas e Bahia.

A formação dos depósitos de ETRs surge em diferentes contextos geológicos, o que pode variar de alguns milhares até milhões de anos, conforme explica Debruyne. Uma das possibilidades são locais em que a formação da rocha se dá por meio da cristalização do magma encontrado no interior da Terra.

Exemplos desse tipo de depósito incluem os carbonatitos — característicos por altos teores de terras raras leves — como a mina Bayan Obo (China), e os complexos alcalinos, associados à mineralização de terras raras pesadas. Também é possível encontrar ETRs em depósitos sedimentares — formados pelo acúmulo natural de minerais em locais como lagos, praias ou planícies.

O fato de o Brasil estar localizado em uma zona tropical, com formação de solo bem desenvolvida, favorece um terceiro tipo de depósito: de argilas de adsorção iônica – processo em que uma substância fica retida na superfície de outra, e não no interior, como na absorção. O professor da Unicamp relata que eles se formam a partir do desgaste (intemperismo) de rochas ricas em ETRs, liberando esses elementos, que ficam em argilas formadas durante o processo. Esse tipo de depósito está presente no sul da China e também na área da mineradora Serra Verde, em Minaçu (Goiás) e no Projeto Caldeira, em Poços de Caldas (Minas Gerais).

Extração e beneficiamento

O apelo comercial dos depósitos de argila de adsorção iônica está ligado ao menor custo de extração das terras raras, sem exigência de detonação da rocha. O processo envolve o uso de um método de lixiviação (extração de elementos solúveis presentes na rocha) usando um solvente, que pode ser sulfato de amônio, sulfato de magnésio ou cloreto de cálcio. Esse processo utiliza a capacidade de troca de cátions (íons com carga positiva) na interação da solução com o solvente e a argila (que tem terra rara em sua superfície).

Por outro lado, apesar de a lavra de terras raras nos depósitos sedimentares ser simples, as etapas posteriores de beneficiamento continuam complicadas. Nos demais depósitos (carbonatitos, alcalinos e pegmatitos), o processo é mais difícil e agressivo para minerar as rochas duras. Nesse último caso, é necessário tomar cuidado também com a radioatividade. “Alguns minerais, como monazita, xenotima e bastnasita têm, junto, da ordem de 5% de tório e 0,1% a 0,5% de urânio. É preciso tomar cuidado com os rejeitos e fazer o controle ambiental”, alerta o professor Osvaldo Antonio Serra, do Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto da USP.

Serra chama atenção também para a necessidade de o Brasil investir na cadeia tecnológica nacional de beneficiamento das terras raras. Isso porque o país não detém, hoje, capacidade tecnológica e industrial para realizar a separação de cada elemento. Conforme o especialista, isso pode causar dependência dos recursos chineses e ameaçar a soberania nacional.

“É indispensável purificar e separar os elementos individualmente. Industrialmente, isso se faz por extração por solventes em múltiplos estágios ou troca iônica em colunas, explorando diferenças sutis de complexação/hidrólise ao longo de cadeias com dezenas/centenas de estágios até atingir purezas altas de óxidos (e, eventualmente, reduzir a metal). É tecnicamente difícil pela semelhança química entre os ETRs e intensivo em reagentes/controle ambiental. Por isso, historicamente, a capacidade de separação ficou concentrada em poucos países, principalmente na China”, diz Debruyne.

Helena Tallmann é jornalista na Secretaria Executiva de Comunicação da Unicamp. Especialista em gestão pública municipal pela Universidade Federal de Alfenas (Unifal, com certificação em Relações Internacionais pela Universidade de Nova York (NYU). Atualmente, cursa a especialização em jornalismo científico (Labjor/Unicamp).