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No árido sudeste da Califórnia, do outro lado da fronteira de Nevada, fica a única mina de elementos de terras raras em larga escala no Hemisfério Ocidental.
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Em Mountain Pass, as rochas são retiradas de poço de 121,9 m no solo, esmagadas e liquefeitas em sopa concentrada de metais essenciais para os ímãs dentro de eletrônicos de consumo, turbinas eólicas e veículos elétricos, ou EVs.
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Hoje, essa sopa metálica é enviada para a China, onde terras raras individuais são separadas antes de serem refinadas em metais e forjadas em ímãs. Mas a MP Materials, empresa que assumiu a propriedade da mina Mountain Pass de 70 anos em 2017, espera mudar isso.
Neste trimestre, a empresa planeja começar a separar terras raras em Mountain Pass – a primeira vez que essa etapa de processamento importante ocorrerá nos Estados Unidos desde 2015.
A MP Materials diz que a nova cadeia de suprimentos de terras raras com sede nos EUA será mais verde do que suas contrapartes na Ásia, onde a mineração e o processamento de terras raras criaram problemas de poluição de pesadelo.
Algumas de suas terras raras processadas domesticamente serão usadas para fazer ligas e ímãs para veículos elétricos, e outras podem ajudar os desenvolvedores de energias renováveis a construir as turbinas eólicas de que os EUA precisam desesperadamente para descarbonizar seu setor de energia.
As terras raras da MP Materials também podem ser usadas em tudo, desde smartphones até armas militares, como drones e mísseis.
Julie Klinger, geógrafa da Universidade de Delaware que estuda a indústria global de terras raras, disse que as novas capacidades de processamento da MP Materials têm o potencial de ser “melhor cenário em termos de diversificação da cadeia de suprimentos global e também fazê-lo em ambiente regulatório comparativamente robusto”.
No entanto, Klinger alertou que, do ponto de vista da sustentabilidade, é importante minimizar a nova mineração em geral. Isso pode significar priorizar o uso de terras raras em energia limpa versus aplicações militares, ou aumentar drasticamente a reciclagem de terras raras, indústria ainda em sua infância.
- Devido à sua estrutura atômica única, os elementos de terras raras são capazes de gerar campos magnéticos mais fortes do que outros elementos suscetíveis à magnetização, como o ferro;
- Como resultado, as terras raras podem ser usadas para criar os ímãs comerciais mais poderosos do mercado atualmente;
- No setor de energia limpa, eles são usados nos tipos de geradores populares para turbinas eólicas offshore, bem como dentro dos motores de veículos elétricos e híbridos;
- Esses ímãs obtêm sua força da “luz”, ou menor massa atômica, elementos de terras raras neodímio e praseodímio, que são refinados geralmente juntos como composto chamado óxido de NdPr;
- Uma pitada de disprósio ou térbio, dois dos mais escassos e valiosos elementos “pesados” de terras raras, é adicionado à mistura para aumentar a resistência térmica do ímã.
A demanda por ímãs de terras raras está crescendo rapidamente. Até 2030, em cenário de descarbonização agressiva, a demanda por ímãs de terras raras do setor de EVs dos EUA pode aumentar quase seis vezes em comparação com os níveis de 2020, de acordo com relatório recente do Departamento de Energia dos EUA.
No mesmo período, a demanda por ímãs de terras raras para a nascente indústria eólica offshore pode aumentar de zero para dez mil toneladas. Essas tendências refletem o que é esperado em todo o mundo: em relatório publicado em abril, a empresa de pesquisa de minerais críticos Adamas Intelligence previu que o valor do mercado de terras raras usadas em ímãs aumentará cinco vezes até 2040, impulsionado pelo rápido crescimento dos setores de energia elétrica e eólica.
Nesse mesmo ano, o mundo poderia enfrentar déficit de 90 mil toneladas por ano de óxido de NdPr, aproximadamente equivalente à produção global total em 2022.
Como os EUA competem com outras nações por esses recursos críticos, um país domina sua produção.
Em 2020, a China foi responsável por 58% da mineração de terras raras, 89% das separações de terras raras (incluindo quase 100% das separações pesadas de terras raras), 90% do refino de terras raras e 92% da fabricação de ímãs.
Embora o governo chinês tenha tentado reduzir o impacto ambiental da indústria de terras raras nos últimos anos, décadas de produção mal regulamentada, juntamente com a mineração ilegal, causaram significativa poluição do ar e da água, deixando para trás lagos de resíduos de pesadelo cheios de metais pesados e elementos radioativos (as terras raras tendem a ocorrer ao lado dos elementos radioativos tório e urânio, resultando na produção de resíduos radioativos de baixo nível durante a mineração e processamento).
Na vizinha Mianmar, onde a mineração ilegal de terras raras está decolando hoje, a situação é igualmente sombria.
A MP Materials está se posicionando como alternativa ao domínio asiático da cadeia de suprimentos de terras raras e seu questionável legado ambiental.
A empresa assumiu a propriedade da mina Mountain Pass em 2017, depois que seu proprietário anterior, a Molycorps, lutou para se tornar lucrativo e, por fim, pediu concordata.
Desde então, a MP Materials tem aumentado constantemente a produção de terras raras em Mountain Pass, gerando 14 mil toneladas de óxidos de terras raras em 2018 e 28 mil toneladas no ano seguinte. No ano passado, a Mountain Pass produziu 42.499 toneladas métricas de terras raras – a maior produção na história da mina e 14% do total global.
O renascimento de Mountain Pass já reconfigurou a paisagem global de mineração de terras raras. Agora, a MP Materials busca redesenhar o restante da cadeia de suprimentos.
Depois que as terras raras são extraídas e concentradas na forma líquida, as empresas usam etapas adicionais, como torrefação e lixiviação, para separar impurezas e elementos indesejados, como cério, uma terra rara leve de baixo valor.
A partir daí, uma série de processos de extração química separa os elementos de interesse.
Os óxidos de terras raras separados são então convertidos em metais por meio de processos, como a extração eletrolítica, em que os metais são extraídos de uma solução passando corrente elétrica por ela. Metais de terras raras são então prensados ou sinterizados em bloco magnético que pode ser cortado na forma desejada.
A MP Materials está investindo US$ 700 milhões para desenvolver todos esses recursos nos EUA. Em 2021, a empresa começou a atualizar a refinaria em Mountain Pass para restaurar seus recursos de processamento, incluindo separações de terras raras.
De acordo com a apresentação de resultados da empresa para o primeiro trimestre de 2023, a instalação começará a separar o óxido de NdPr neste trimestre.
Com a ajuda de contrato de US$ 35 milhões do Departamento de Defesa, a empresa está planejando atualizações adicionais para separar os 11 elementos classificados como terras raras médias e pesadas, com foco nos elementos magnéticos disprósio e térbio.
Uma vez que esses recursos existam, a MP Materials enviará terras raras processadas da Califórnia para nova instalação em construção em Fort Worth, Texas, onde serão usadas para fazer ligas e ímãs para veículos elétricos da GM.
Embora as concentrações de disprósio e térbio no minério de Mountain Pass sejam baixas, Matt Sloustcher, vice-presidente sênior de comunicações e políticas da MP Materials, diz que a empresa espera produzir o suficiente para “cobrir as necessidades de sua fábrica de magnetismo no Texas”.
As instalações da MP Materials também serão capazes de refinar material extraído em outros lugares, incluindo material com maior abundância relativa de terras raras pesadas.
De acordo com Sloustcher, a meta da empresa é começar a fornecer à GM liga de terras raras ainda este ano e produzir ímãs acabados até 2025. Em plena capacidade, a MP Materials espera que a fábrica de ímãs produza mil toneladas de ímãs de terras raras por ano, apoiando a produção de cerca de meio milhão de motores EV.
Sob a propriedade da Molycorp na década de 1990 e início dos anos 2000, a mina Mountain Pass foi assolada por escândalos ambientais relacionados ao tratamento de águas residuais radioativas, que a Molycorp bombeava em lagoas de evaporação a céu aberto no deserto.
Para evitar repetir essa história, a MP Materials está operando Mountain Pass como instalação de “descarga zero”, o que significa que toda a água que usa é reciclada no local, com resíduos secos enterrados em aterros sanitários revestidos. Ela afirma ser a única mina de terras raras do mundo a usar esse processo.
Do ponto de vista ambiental, o processo de reciclagem de água da MP Materials é “realmente grande negócio”, disse Klinger. “Isso reduz significativamente a pegada de resíduos.”
Os processos de refino que a MP Materials está adicionando inevitavelmente aumentarão sua pegada ambiental. Devido à sua semelhança química, separar as terras raras umas das outras é extraordinariamente complicado.
Os processos de separação, que podem incluir centenas de etapas diferentes, consomem grandes volumes de água, produtos químicos e energia. A empresa diz que pretende minimizar o uso de recursos e, para isso, está reciclando produtos químicos em todo o processo.
Além disso, introduziu etapa de torrefação para remover o cério antes de tentar separar outros elementos, o que a MP Materials acredita que melhorará a eficiência de todo o processo. O cério compreende quase metade da mistura de terras raras presente no minério de Mountain Pass.
Eric Schelter, professor de química da Universidade da Pensilvânia que estuda separações de terras raras, concorda que essa etapa de torrefação tornará “relativamente mais simples” separar as terras raras de valor.
Mas ele diz que se não houver mercado para o cério, ele deve ser descartado como lixo, aumentando os custos. Em geral, Schelter adverte que a economia da produção de terras raras é desafiadora e trabalhou contra a indústria dos EUA no passado.
“Pessoalmente, acho que seria ótimo” se a MP Materials fosse bem-sucedida, disse Schelter. “Esta é uma necessidade realmente significativa. Mas, em última análise, o mercado decidirá se vale ou não a pena comprar esses ímãs ou comprar esses materiais deles.”
Sloustcher, da MP Materials, concorda que a produção lucrativa de terras raras é um desafio, considerando as grandes quantidades de materiais de baixo valor que precisam ser peneirados primeiro, incluindo o cério e o leve lantânio de terras raras.
No entanto, ele diz que a empresa identificou clientes que estão “ansiosos por produtos de cério e lantânio produzidos nos EUA”, usados em processos de tratamento de água e fabricação de combustível, entre outros.
O óxido de NdPr, diz Sloustcher, é a “commodity chave que impulsiona o valor econômico” na indústria de terras raras, e a MP Materials acredita que é “um produtor de NdPr de baixo custo globalmente”. Sloustcher acrescentou que a empresa já provou que pode produzir terras raras com lucro por vários anos.
Para garantir que nenhum material valioso de terras raras seja desperdiçado, a MP Materials também planeja reciclar a sucata produzida durante a fabricação do ímã, bem como os ímãs em fim de vida.
O objetivo, diz Sloustcher, é reintroduzir o material reciclável em qualquer ponto do fluxo do processo que seja mais eficiente, seja usando sucata para produzir novos ímãs diretamente ou separando-os em elementos individuais. Schelter acredita que a última abordagem facilitará aumentar a reciclagem, porque diferentes tipos de ímãs contêm diferentes quantidades de terras raras.
Uma fração desconhecida, mas provavelmente muito pequena, de terras raras é reciclada no fim da vida hoje.
“A reciclagem de ímãs de telefones, discos rígidos e turbinas eólicas pode fornecer ímãs de diferentes graus”, disse Schelter. “Coletá-los de diferentes fontes seria possibilitado por química que purificasse as terras raras individuais novamente.”
Klinger, pesquisador da Universidade de Delaware, está entusiasmado com o interesse da MP Materials na reciclagem de terras raras e com sua proposta para cadeia de suprimentos mais ecológica de forma mais ampla.
No entanto, qualquer nova produção de terras raras terá custo ambiental, e Klinger diz que a extensão dos impactos se resume ao nosso consumo de terras raras – não apenas para energia limpa e eletrônicos pessoais, mas também para armas de guerra.
As terras raras são essenciais para variedade de aplicações de defesa, incluindo drones; orientação de mísseis, tanques e motores de aeronaves; e sistemas avançados de laser.
Além de investir dezenas de milhões em processamento de terras raras leves e pesadas em Mountain Pass, o DOD concedeu recentemente à empresa australiana Lynas contrato de US$ 120 milhões (R$ 573,3 milhões) para construir instalação de separações de terras raras no Texas, prevista para 2025.
O DOD se recusou a comentar sobre a fração de terras raras dessas novas instalações de processamento dos EUA que poderiam finalmente chegar às aplicações de defesa.
No entanto, um oficial do DOD disse a Grist em declaração por e-mail que, de modo geral, a demanda de terras raras para aplicações civis como energia limpa “excede amplamente a demanda de defesa projetada”.
No entanto, Klinger teme que a demanda industrial militar por terras raras aumente à medida que os conflitos se intensificam em todo o mundo e o comércio global de armas cresce.
Ela suspeita que controlar essa demanda levará aos “maiores ganhos” em termos de redução da necessidade de novas mineradoras em geral, e ela está no processo de coleta de dados para explorar mais a ideia.
“Estou um pouco preocupado”, disse Klinger, “com o que a ênfase exagerada na transição energética pode estar encobrindo”.
Com informações de Fast Company
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