Levamos você para dentro de Mountain Pass, a única mina de terras raras dos Estados Unidos.
Na primavera de 1949, três garimpeiros armados com contadores Geiger partiram para caçar tesouros nas montanhas áridas do sul de Nevada e sudeste da Califórnia.
No século anterior, aquelas montanhas produziam ouro, prata, cobre e cobalto. Mas os homens procuravam outro tipo de tesouro: o urânio. O mundo estava saindo da Segunda Guerra Mundial e entrando na Guerra Fria. Os Estados Unidos precisavam de urânio para construir seu arsenal de armas nucleares. A mineração de fontes locais tornou-se uma questão de segurança nacional.
Depois de semanas de busca, o trio encontrou o que eles achavam que era dinheiro. Seus instrumentos detectaram intensa radioatividade em veios de minério vermelho acastanhado expostos em um afloramento rochoso na Cordilheira Clark, na Califórnia. Mas, em vez de urânio, o material vermelho acastanhado era bastnaesita, um mineral que contém flúor, carbono e 17 elementos curiosos conhecidos coletivamente como terras raras. Traços de tório radioativo, também no minério, fizeram os contadores Geiger dispararem.
Por mais decepcionante que isso tenha sido, a bastnaesita ainda mantinha valor, e os garimpeiros venderam sua reivindicação para a Molybdenum Corporation of America, mais tarde chamada de Molycorp. A empresa estava interessada em minerar as terras raras. Em meados do século 20, os elementos de terras raras estavam se tornando úteis de várias maneiras: o cério, por exemplo, era a base para um pó de polimento de vidro e o európio emprestava luminescência para telas de televisão coloridas e lâmpadas fluorescentes recentemente inventadas.
Nas décadas seguintes, o local, mais tarde apelidado de mina Mountain Pass, foi a principal fonte mundial de elementos de terras raras, até que duas pressões se tornaram demais. No final da década de 1980, a China estava minerando intensivamente suas próprias terras raras – e vendendo-as a preços mais baixos. E uma série de derramamentos de lixo tóxico em Mountain Pass paralisou a produção da mina em dificuldades em 2002.
Mas esse não foi o fim da história. A revolução da tecnologia verde do século 21 trouxe nova atenção para Mountain Pass, que mais tarde reabriu e continua sendo a única mina dos EUA para terras raras.
As terras raras agora são parte integrante da fabricação de muitas tecnologias neutras em carbono – além de toda uma série de ferramentas que movem o mundo moderno. Esses elementos são os blocos de construção de ímãs permanentes pequenos e supereficientes que mantêm o zumbido dos smartphones, a rotação das turbinas eólicas, o zoom dos veículos elétricos e muito mais.
A mineração de fontes de elementos de terras raras nos EUA, afirmou o governo do presidente Joe Biden em fevereiro de 2021, é uma questão de segurança nacional.
As terras raras não são realmente raras na Terra, mas tendem a estar espalhadas por toda a crosta em baixas concentrações. E o minério sozinho vale relativamente pouco sem o processamento complexo, muitas vezes ambientalmente perigoso, envolvido na conversão do minério em uma forma utilizável, diz Julie Klinger, geógrafa da Universidade de Delaware, em Newark. Como resultado, a indústria de mineração de terras raras está lutando contra um legado de problemas ambientais.
As terras raras são extraídas cavando grandes poços abertos no solo, que podem contaminar o meio ambiente e perturbar os ecossistemas. Quando mal regulada, a mineração pode produzir lagoas de águas residuais cheias de ácidos, metais pesados e material radioativo que podem vazar para as águas subterrâneas. Processar o minério bruto em uma forma útil para fazer ímãs e outras tecnologias é um esforço demorado que requer grandes quantidades de água e produtos químicos potencialmente tóxicos e produz resíduos volumosos.
“Precisamos de elementos de terras raras… ambientalmente impactante”, afirma Bustamante.
Mas há maneiras de reduzir a pegada da mineração, diz Thomas Lograsso, metalúrgico do Ames National Laboratory em Iowa e diretor do Critical Materials Institute, um centro de pesquisa do Departamento de Energia. Os pesquisadores estão investigando tudo, desde a redução da quantidade de resíduos produzidos durante o processamento do minério até a melhoria da eficiência da separação de elementos de terras raras, que também pode reduzir a quantidade de resíduos tóxicos. Os cientistas também estão testando alternativas à mineração, como reciclar terras raras de eletrônicos antigos ou recuperá-los de resíduos de carvão.
Grande parte dessa pesquisa é feita em parceria com a indústria de mineração, cuja adesão é fundamental, diz Lograsso. As empresas de mineração devem estar dispostas a investir em mudanças. “Queremos garantir que a ciência e as inovações que fazemos sejam impulsionadas pelas necessidades da indústria, para que não estejamos aqui desenvolvendo soluções que ninguém realmente deseja”, diz ele.
Klinger diz que está cautelosamente otimista de que a indústria de mineração de terras raras pode se tornar menos poluente e mais sustentável, se tais soluções forem amplamente adotadas. “Muitos ganhos vêm do fruto mais fácil”, diz ela. Mesmo atualizações básicas de hardware para melhorar o isolamento podem reduzir o combustível necessário para atingir as altas temperaturas necessárias para algum processamento. “Você faz o que pode].”
O impacto ambiental da mineração de terras raras
Entre os picos irregulares da cordilheira de Clark, na Califórnia, e a fronteira de Nevada, fica um vale amplo, plano e cintilante conhecido como Ivanpah Dry Lake. Cerca de 8.000 anos atrás, o vale continha água o ano todo. Hoje, como muitas dessas playas no deserto de Mojave, o lago é efêmero, aparecendo apenas após uma chuva intensa e inundações repentinas. É um lugar bonito e austero, lar de tartarugas do deserto ameaçadas de extinção e plantas raras do deserto, como a serralha Mojave.
De cerca de 1984 a 1998, o Ivanpah Dry Lake também foi um cercado para águas residuais canalizadas de Mountain Pass. A água residual era um subproduto do processamento químico para concentrar os elementos de terras raras na rocha extraída, tornando-a mais comercializável para empresas que poderiam extrair esses elementos para fabricar produtos específicos. Por meio de um oleoduto enterrado, a mina enviava águas residuais para lagoas de evaporação a cerca de 23 quilômetros de distância, dentro e ao redor do leito seco do lago.
1. Mountain Pass, Califórnia (EUA)
2. Araxa (Brasil)
3. Lovozero (Rússia)
4. Khibiny (Rússia)
5. Bayan Obo (China)
6. Weishan (China)
7. Maoniuping (China)
8. Longnan (China)
9. Norte de Mianmar
10. Península Tailandesa (Tailândia)
11. Chavara (Índia)
12. Karonge (Burundi)
13. Mandena (Madagáscar)
14. Mount Weld (Austrália)
O oleoduto se rompeu repetidamente ao longo dos anos. Pelo menos 60 derramamentos separados despejaram cerca de 2.000 toneladas métricas de águas residuais contendo tório radioativo no vale. Autoridades federais temiam que residentes locais e visitantes da Reserva Nacional de Mojave, nas proximidades, corressem o risco de exposição a esse tório, o que poderia aumentar o risco de câncer de pulmão, pâncreas e outros.
A Unocal Corporation, que adquiriu a Molycorp em 1977, recebeu ordens para limpar o derramamento em 1997, e a empresa pagou mais de US$ 1,4 milhão em multas e indenizações. O processamento químico do minério bruto é interrompido. As operações de mineração pararam pouco depois.
A meio mundo de distância, outro desastre ambiental estava se desenrolando. A grande maioria – entre 80 e 90 por cento – dos elementos de terras raras no mercado desde a década de 1990 veio da China. Um local sozinho, a enorme mina Bayan Obo na Mongólia Interior, foi responsável por 45% da produção de terras raras em 2019.
Bayan Obo abrange cerca de 4.800 hectares, cerca de metade do tamanho do resort Walt Disney World da Flórida. É também um dos lugares mais poluídos da Terra. Limpar a terra para cavar minério significava remover a vegetação em uma área já propensa à desertificação, permitindo que o deserto de Gobi avançasse para o sul.
Em 2010, funcionários da cidade vizinha de Baotou observaram que resíduos de minas radioativas, contendo arsênico e flúor, ou rejeitos, estavam sendo despejados em terras agrícolas e no abastecimento de água local, bem como no vizinho Rio Amarelo. O ar estava poluído por fumaça e poeira tóxica que reduziam a visibilidade. Os residentes queixaram-se de náuseas, tonturas, enxaquecas e artrite. Alguns apresentavam lesões na pele e dentes descoloridos, sinais de exposição prolongada ao arsênico; outros exibiam sinais de ossos quebradiços, indícios de fluorose esquelética, diz Klinger.
A indústria de terras raras do país estava causando “danos severos ao meio ambiente”, escreveu o Conselho de Estado da China em 2010. A liberação de metais pesados e outros poluentes durante a mineração levou à “destruição da vegetação e poluição das águas superficiais, subterrâneas e terras agrícolas. ” A “mineração excessiva de terras raras”, escreveu o conselho, levou a deslizamentos de terra e rios entupidos.
Confrontada com esses crescentes desastres ambientais, bem como com o medo de que estivesse esgotando seus recursos de terras raras muito rapidamente, a China reduziu sua exportação de elementos em 2010 em 40%. Os novos limites dispararam os preços e deram início à preocupação em todo o mundo de que a China tinha um domínio muito rígido sobre esses elementos obrigatórios. Isso, por sua vez, estimulou investimentos na mineração de terras raras em outros lugares.
Em 2010, havia poucos outros lugares minerando terras raras, com apenas uma produção mínima da Índia, Brasil e Malásia. Uma nova mina na remota Austrália Ocidental entrou em operação em 2011, de propriedade da mineradora Lynas. A empresa cavou em lava fossilizada preservada dentro de um antigo vulcão chamado Mount Weld.
Mount Weld não teve nem de longe o mesmo tipo de impacto ambiental visto na China: sua localização era muito remota e a mina tinha apenas uma fração do tamanho de Bayan Obo, de acordo com Saleem Ali, planejador ambiental da Universidade de Delaware . Os Estados Unidos, enquanto isso, estavam ansiosos para ter novamente sua própria fonte de terras raras – e Mountain Pass ainda era a melhor perspectiva.
WU CHANGQING/VCG VIA GETTY IMAGES
Mina de Mountain Pass é revivida
Após a confusão de Ivanpah Dry Lake, a mina de Mountain Pass mudou de mãos novamente. A Chevron comprou em 2005, mas não retomou as operações. Então, em 2008, uma empresa recém-formada chamada Molycorp Minerals comprou a mina com planos ambiciosos de criar uma cadeia completa de fornecimento de terras raras nos Estados Unidos.
O objetivo não era apenas minerar e processar o minério, mas também separar os elementos desejáveis e até transformá-los em ímãs. Atualmente, as separações e fabricação de ímãs são feitas no exterior, principalmente na China. A empresa também propôs um plano para evitar o derramamento de águas residuais em habitats frágeis próximos. A Molycorp retomou a mineração e introduziu um processo de “rejeitos secos” – um método para espremer 85% da água de seus resíduos de mina, formando uma pasta espessa. A empresa então armazenava o resíduo pastoso imobilizado em fossas revestidas em seu próprio terreno e reciclava a água de volta para a instalação.
Infelizmente, a Molycorp “foi um desastre épico” do ponto de vista comercial, diz Matt Sloustcher, vice-presidente sênior de comunicações e políticas da MP Materials, atual proprietário da mina Mountain Pass. A má administração acabou levando a Molycorp a entrar com o pedido de falência do Capítulo 11 em 2015. A MP Materials comprou a mina em 2017 e retomou a mineração no final daquele ano. Em 2022, a mina Mountain Pass estava produzindo 15% das terras raras do mundo.
A MP Materials também tem uma agenda ambiciosa com planos de criar uma cadeia de suprimentos completa. E a empresa está determinada a não repetir os erros de seus antecessores. “Temos um depósito inacreditável de classe mundial, um potencial inexplorado”, diz Michael Rosenthal, diretor de operações da MP Materials. “Queremos apoiar uma cadeia de suprimentos robusta e diversificada nos EUA, ser o campeão magnético nos EUA.”
Os desafios da separação de terras raras
Em uma manhã quente de agosto, Sloustcher está à beira da mina Mountain Pass, um buraco gigante no solo, com 800 metros de diâmetro e até 183 metros de profundidade, grande o suficiente para ser visível do espaço. É uma visão impressionante e um bom ponto de vista para descrever uma visão para o futuro. Ele aponta os vários edifícios: onde o minério é triturado e moído, onde as rochas moídas são tratadas quimicamente para remover o máximo possível de material de terra não rara e onde a água é espremida desses resíduos e os resíduos são colocados em lagoas alinhadas.
O resultado final é um minério de óxido de terras raras altamente concentrado – ainda longe do estágio de fabricação de ímãs. Mas a empresa tem um plano de três estágios “para restaurar todo o suprimento de terras raras para os Estados Unidos”, de “mina a ímã”, diz Rosenthal. A fase 1, iniciada em 2017, foi para reiniciar a lavra, britagem e concentração do minério. O estágio 2 culminará na separação química dos elementos de terras raras. E o estágio 3 será a produção de ímãs, diz ele.
Fontes de elementos de terras raras ao longo do tempo
Em meados do século 20, a mina de Mountain Pass dos EUA era a principal fonte mundial de óxidos de terras raras. A China começou a dominar a produção global na década de 1990. Na última década, o retorno de Mountain Pass junto com a abertura de Mount Weld na Austrália e a produção em Mianmar, Brasil e outros locais começaram a mudar esse equilíbrio.
Produção global de terras raras
FONTE: S. M. BOLETIM JOWITT/MRS 2022
Desde que entrou em operação em 2017, a MP Materials despachou seu minério concentrado para a China para as próximas etapas, incluindo o árduo e perigoso processo de separação dos elementos uns dos outros. Mas em novembro, a empresa anunciou aos investidores que havia iniciado as etapas preliminares para o estágio 2, um “marco importante” no caminho para realizar suas ambições de mina a ímã.
Com investimentos do Departamento de Defesa dos EUA, a empresa está construindo duas instalações de separação. Uma planta extrairá elementos de terras raras mais leves – aqueles com números atômicos menores, incluindo neodímio e praseodímio, ingredientes-chave nos ímãs permanentes que alimentam veículos elétricos e muitos eletrônicos de consumo. A MP Materials tem dinheiro adicional do DOD para projetar e construir uma segunda planta de processamento para separar os elementos de terras raras mais pesados, como disprósio, também um ingrediente em ímãs, e ítrio, usado para fazer supercondutores e lasers.
Assim como a fase 2, a fase 3 já está em andamento. Em 2022, a empresa inaugurou em Fort Worth, Texas, uma instalação para produzir ímãs de neodímio. E fechou um acordo com a General Motors para fornecer esses ímãs para motores de veículos elétricos.
Mas separar os elementos vem com seu próprio conjunto de preocupações ambientais.
O processo é difícil e gera muito desperdício. Elementos de terras raras são extremamente semelhantes quimicamente, o que significa que eles tendem a se unir. Separá-los requer várias etapas sequenciais e uma variedade de solventes poderosos para separá-los um por um. O hidróxido de sódio cáustico faz com que o cério saia da mistura, por exemplo. Outras etapas envolvem soluções contendo moléculas orgânicas chamadas ligantes, que têm uma forte sede de átomos metálicos. Os ligantes podem se ligar seletivamente a determinados elementos de terras raras e retirá-los da mistura.
Mas um dos maiores problemas desse processo de extração é sua ineficiência, diz Santa Jansone-Popova, químico orgânico do Oak Ridge National Laboratory, no Tennessee. A eliminação desses metais é lenta e imperfeita, e as empresas precisam passar por várias etapas de extração para obter uma quantidade suficientemente comercializável dos elementos. Com os métodos químicos atuais, “você precisa de muitos, muitos, muitos estágios para alcançar a separação desejada”, diz Jansone-Popova. Isso torna todo o processo “mais complexo, mais caro e [ele] produz mais resíduos”.
Sob a égide do Instituto de Materiais Críticos do DOE, Jansone-Popova e seus colegas têm buscado uma maneira de tornar o processo mais eficiente, eliminando muitas dessas etapas. Em 2022, os pesquisadores identificaram um ligante que, segundo eles, é muito mais eficiente na captura de certas terras raras do que os ligantes usados atualmente na indústria. Parceiros da indústria estão a bordo para experimentar o novo processo este ano, diz ela.
Além das preocupações sobre metais pesados e outros materiais tóxicos nos resíduos, há preocupações persistentes sobre os impactos potenciais da radioatividade na saúde humana. O problema é que ainda há evidências epidemiológicas limitadas do impacto da mineração de terras raras na saúde humana e ambiental, de acordo com Ali, e muitas dessas evidências estão relacionadas à toxicidade de metais pesados como o arsênico. Também não está claro, diz ele, quanto das preocupações sobre resíduos radioativos são cientificamente apoiadas, devido à baixa concentração de elementos radioativos nas terras raras extraídas.
Tais preocupações recebem atenção internacional, no entanto. Em 2019, eclodiram protestos na Malásia sobre o que os ativistas chamaram de “uma montanha de lixo tóxico”, cerca de 1,5 milhão de toneladas métricas, produzidas por uma instalação de separação de terras raras perto da cidade malaia de Kuantan. A instalação é de propriedade da Lynas, que envia seu minério de terras raras de Mount Weld, na Austrália, para o local. Para dissolver as terras raras, o minério é cozido com ácido sulfúrico e depois diluído em água. O resíduo deixado para trás pode conter vestígios de tório radioativo.
GOH SENG CHONG/BLOOMBERG VIA GETTY IMAGES
Lynas não tinha armazenamento permanente para o lixo, empilhando-o nas colinas perto de Kuantan. Mas o alarme sobre a potencial radioatividade nessas colinas pode ser exagerado, dizem os especialistas. Lynas relata que os trabalhadores no local estão expostos a menos de 1,05 milisieverts por ano, muito abaixo do limite de exposição à radiação para trabalhadores de 20 milisieverts estabelecido pela Agência Internacional de Energia Atômica.
“Há muita desinformação sobre subprodutos como o tório… O tório do processamento de terras raras é, na verdade, uma radiação de nível muito baixo”, diz Ali. “Como alguém que tem sido um ambientalista comprometido, sinto agora que não há muita tomada de decisão baseada na ciência sobre essas coisas.”
Dadas as preocupações com a nova mineração, grupos de reflexão ambiental como o World Resources Institute têm pedido mais reciclagem de materiais de terras raras existentes para reduzir a necessidade de nova mineração e processamento.
“O caminho para o futuro tem a ver com aproveitar ao máximo o que tiramos da terra”, diz Bustamante, do NRDC. “Em última análise, a maior alavanca para a mudança não está na mineração em si, mas na fabricação e no que fazemos com esses materiais no final da vida.”
Isso significa usar recursos extraídos da maneira mais eficiente possível, mas também reciclar terras raras a partir de materiais já existentes. Tirar mais proveito desses materiais pode reduzir os impactos ambientais gerais da própria mineração, acrescenta ela.
Esse é um objetivo que vale a pena, mas a reciclagem não é uma bala de prata, diz Ali. Por um lado, não há baterias carregadas de terras raras suficientes e outros materiais disponíveis no momento para reciclagem. “Alguma mineração será necessária, [porque] agora não temos o estoque.” E esse problema de oferta, acrescenta, só aumentará à medida que a demanda aumentar.
Publicado em 18/01/2023 00h30
Artigo original: