METAIS CRÍTICOS

Metais (ou materiais) críticos são definidos como aqueles com risco de interrupção no fornecimento a curto prazo com alto impacto para a economia global (Figura 1 destacado em vermelho). Estes materiais são considerados vitais para o desenvolvimento econômico, transição energética e para melhoraria a qualidade de vida ¹. Dentre eles estão os metais cobalto, gálio, germânio, háfnio, índio, magnésio, silício, tântalo, tungstênio, vanádio, metais do grupo da platina, elementos terras raras, ítrio e escândio ³.

Tanto para os materiais críticos como para os metais críticos, há um domínio de poucos países (de um a até três, Tabela 1) na produção e exportação global ^4–6, o que leva a busca por novas tecnologias para a obtanção destes metais a partir de diversas fontes, tais como minérios de baixos teores, resíduos de processamento mineral e reciclagem.

No caso da reciclagem (Tabela 2), dos 15 metais ou grupos de metais críticos, cobalto, gálio, índio, escândio e silício não são explorados. Os principais usos destes matais são na transição energética, como nas baterias de veículos elétricos (cobalto), geração de energia, tanto solar quanto eólica (terras raras, silício, índio e gálio) e iluminação (escândio e germânio). Verifica-se, assim, a importância destes metais no âmbito da produção de energias renováveis.

Para a transição de veículos a combustão por veículos híbridos, por exemplo, seriam necessários 40 vezes a atual produção global de cobalto. Todavia, não há minérios de cobalto no mundo. A produção ocorre principalmente a partir de minérios de cobre, níquel e metais do grupo da platina, no qual o cobalto está associado ^9,10. Esta dependencia de produção de outros metais também é observada em metais como gálio, zirconio, elementos terras raras e háfnio (Figura 2)

Tabela 1: Metais críticos, os principais países exportadores e reciclagem no fim de vida útil entre os anos 2010-2014 ¹¹

Metais críticos	Principais exportadores	Reciclagem no fim de vida útil	Tecnologias associadas
Cobalto	República Democrática do Congo (64%), China (5%) e Canadá (5%)	0%	Veículos, combustíveis fósseis
Gálio	China (85%), Alemanha (7%) e Cazaquistão (5%)	0%	Iluminação, painéis solares
Germânio	China (67%), Finlândia (11%), Canadá (9%), EUA (9%)	2%	Iluminação
Háfnio	França (43%), EUA (41%) Ucrânia (8%), Rússia (8%)	1%	Nuclear
Índio	China (57%), Coréia do Sul (15%), Japão (10%)	0%	Painéis solares, iluminação, nuclear
Magnésio	China (87%), EUA (5%)	9%	Ligas leves, insumos siderúrgicos
Escândio	China (66%), Rússia (26%), Ucrânia (7%)	0%	Ligas Al-Sc para aplicações aeroespaciais, tubos de feixes de elétrons e iluminação 12 13
Silício	China (61%), Brasil (9%), Noruega (7%), EUA(6%) França (5%)	0%	Painéis solares, eletrônicos
Tântalo	Ruanda (31%), República Democrática do Congo (19%), Brasil (14%)	1%	Geotérmico, combustíveis fósseis
Tungstênio	China (84%), Rússia (4%)	42%	Aeroespacial, ferramentas de usinagem
Vanádio	China (53%), África do Sul (25%), Rússia (20%)	44%	Captura de carbono e armazenamento
Metais do grupo da platina	África do Sul (83%) – irídio, platina, ródio, rutênioRússia (46%) – paládio	14%	Células de combustível
Elementos terras raras pesados	China (95%)	8%	Veículos, iluminação, energia eólica
Elementos terras raras leves	China (95%)	3%	Veículos, imãs

 

Pesquisas:

• DESENVOLVIMENTO DE UMA ROTA HIDROMETALÚRGICA PARA OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO DE ZR E HF.
• DESENVOLVIMENTO DE UMA ROTA HIDROMETALÚRGICA PARA OBTENÇÃO DE NB E TA DE UM REJEITO DO PROCESSO DE BENEFICIAMENTO DE SN.
• BIOLIXIVIAÇÃO DE ELEMENTOS TERRAS RARAS A PARTIR DE ARGILAS DE ABSORÇÃO DE ÍONS.
• BIOSSÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS DE NIÓBIO A PARTIR DA BIOLIXIVIAÇÃO DE FONTES SECUNDÁRIAS.
• AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE BIOSSORÇÃO DOS FUNGOS NA PURIFICAÇÃO DE UM LICOR DE LIXIVIAÇÃO DE BATERIAS DE ÍONS DE LI
• RECUPERAÇÃO DE NIÓBIO E TÂNTALO DA COLUMBITA POR MEIO DE LIXIVIAÇÃO E PRÉ-TRATAMENTO ALCALINO
• NANOHIDROMETALURGIA MAGNÉTICA
• RECUPERAÇÃO DE TERRAS RARAS DOS RESIDUOS DE MINERAÇÃO.
• RECUPERAÇÃO DE TERRAS RARAS A PARTIR DE UM LICOR DE LIXIVIAÇÃO ÁCIDA DA COLUMBITA UTILIZANDO TÉCNICAS DE PURIFICAÇÃO
• ESTUDO DE MEMBRANAS LÍQUIDAS SUPORTADAS PARA SEPARAÇÃO DE ELEMENTOS TERRAS RARAS A PARTIR DE FONTES SECUNDÁRIAS.
• DESENVOLVIMENTO DE UMA ROTA HIDROMETALÚRGICA PARA OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO DE ELEMENTOS TERRAS RARAS (ETRS).
• DESENVOLVIMENTO DE UMA ROTA HIDROMETALÚRGICA PARA RECICLAGEM DE BATERIAS DE NIMH DE VEÍCULOS ELÉTRICOS HÍBRIDOS.
• SEPARAÇÃO DE ELEMENTOS TERRAS RARAS UTILIZANDO ELETRODIÁLISE COM REAÇÃO DE COMPLEXAÇÃO.
• RECUPERAÇÃO DE METAIS TERRAS RARAS DE DISCO RÍGIDOS OBSOLETOS.
• SEPARAÇÃO SELETIVA POR ELETRODIÁLISE DOS MATERIAIS CRÍTICOS PRESENTES EM RESÍDUOS DE BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO.
• PRECIPITAÇÃO DE MANGANÊS A PARTIR DO LICOR DE RECICLAGEM DE BATERIAS NMC: ASSOCIAÇÃO DA PRECIPITAÇÃO COM PERMANGANATO DE POTÁSSIO E OZÔNIO.
• RECUPERAÇÃO DE LÍTIO DE UMA SOLUÇÃO LIXIVIADA DE BATERÍAS LFP POR ELETRODIÁLISE.
• PURIFICAÇÃO DE LICOR DE LIXIVIAÇÃO DE BATERIAS DO TIPO NMC 532, VISANDO A RECUPERAÇÃO DE METAIS CRÍTICOS.
• LIXIVIAÇÃO DE NIÓBIO E TÂNTALO A PARTIR DA COLUMBITA, UTILIZANDO ÁCIDO OXÁLICO.

 

Referências:

1. Perez, J. P. H. et al. Progress in hydrometallurgical technologies to recover critical raw materials and precious metals from low-concentrated streams. Resour. Conserv. Recycl. 142, 177–188 (2019).

2. Jowitt, S. M. et al. The Critical Metals : An Overview and Opportunities and Concerns for the Future. in Metals, Minerals, and Society (eds. Arribas, A. ., Broughton, D. . & Mauk, J.) 25–38 (Society of Economic Geologists, 2018). doi:10.5382/SP.21.02.

3. European Commission. 2017 list of critical raw materials for the EU. (2017).

4. Mancheri, N. A. World trade in rare earths, Chinese export restrictions, and implications. Resour. Policy 46, 262–271 (2015).

5. Han, A., Ge, J. & Lei, Y. An adjustment in regulation policies and its effects on market supply: Game analysis for China’s rare earths. Resour. Policy 46, 30–42 (2015).

6. Fan, H.-R., Yang, K.-F., Hu, F.-F., Liu, S. & Wang, K.-Y. The giant Bayan Obo REE-Nb-Fe deposit, China: Controversy and ore genesis. Geosci. Front. 7, 335–344 (2016).

7. Peters, E. M., Kaya, Ş., Dittrich, C. & Forsberg, K. Recovery of Scandium by Crystallization Techniques. J. Sustain. Metall. 5, 48–56 (2019).

8. Addison;, T. & Roe, A. Extractive Industries: The Management of Resources as a Driver of Sustainable Development. (2018).

9. European Academies’ Science Advisory Council. Priorities for critical materials for a circular economy – easac. (2011).

10. Crundwell, F. K., Moats, M. S., Ramachandran, V., Robinson, T. G. & Davenport, W. G. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals. Elsevier (Elsevier, 2011).

11. European Commission. Communication from the commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2017/EN/COM-2017-490-F1-EN-MAIN-PART-1.PDF (2017).

12. Charalampides, G., Vatalis, K. I., Apostoplos, B. & Ploutarch-Nikolas, B. Rare Earth Elements: Industrial Applications and Economic Dependency of Europe. Procedia Econ. Financ. 24, 126–135 (2015).13. Jowitt, S. M., Werner, T. T., Weng, Z. & Mudd, G. M. Recycling of the rare earth elements. Curr. Opin. Green Sustain. Chem.13, 1–7 (2018).