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Terras-raras - Conselho Regional de Química - IV Região

Terras-raras 

 



Os elementos químicos de números atômicos 57 a 71 (La-Lu), denominados lantanídeos, mais os de número 21 e 39 (Sc e Y), formam o grupo conhecido como terras-raras (TRs), totalizando 17 elementos, de acordo com CONNELY et al. (2005, p.2). Esta denominação se deve ao fato de as terras-raras terem sido descobertas na forma de seus óxidos (semelhantes às terras) e que seus minérios de origem eram considerados raros. No entanto, sabe-se hoje da abundância desses elementos, sendo o cério de maior ocorrência na superfície do planeta que o cobre.

As terras-raras são metais de transição, sendo os lantanídeos considerados de transição interna. Presentes em centenas de minerais, essas substâncias têm na monazita, na bastnasita e na xenotímia seus principais minérios. Em especial, configuram-se em insumos essenciais para a produção de catalisadores utilizados no refino do petróleo, mas também estão presentes no processo de fabricação de diversos itens de alta tecnologia, como superímãs aplicados em geradores eólicos e motores de carros elétricos, em lâmpadas (fluorescentes e LEDs), bem como em telas de televisores e monitores.

Com exceção do escândio (Sc) e do promécio (Pm), são geralmente divididas em dois grupos - leves (La-Gd) e pesadas (Tb-Lu + Y) -, embora alguns considerem três grupos, conforme abaixo:


Clique na tabela periódica acima para ampliá-la

LEVES

MÉDIAS

PESADAS

Lantânio (La, 57)

Samário (Sm, 62)

Ítrio (Y, 39)

Cério (Ce, 58)

Európio (Eu, 63)

Térbio (Tb, 65)

Praseodímio (Pr, 59)

Gadolínio (Gd, 64)

Disprósio (Dy, 66)

Neodímio (Nd, 60)

Hólmio (Ho, 67)

Érbio (Er, 68)

Túlio (Tm, 69)

Itérbio (Yb, 70)

Lutécio (Lu, 71)

A China é a maior produtora mundial de terras-raras, exercendo quase um monopólio nesse mercado, que movimenta cerca de R$ 10 bilhões por ano. O país controla cerca de 95% das reservas disponíveis. Em menor escala, se destacam a Rússia e outras ex-repúblicas soviéticas que formam a Comunidade dos Estados Independentes (CEI), além de EUA, Austrália e Índia. Recentemente, EUA e Austrália retomaram a produção em jazidas inativas. Os maiores consumidores desses elementos são China, Japão, EUA, Alemanha e França.

Apesar de ter um expressivo potencial de produção, o Brasil ainda é um importador de terras-raras, que abastecem indústrias de catalisadores, vidros, cerâmicas, entre outros materiais. As reservas provadas do País, que podem ser lavradas economicamente, são de pouco mais de 30 mil toneladas, menos de 1% do volume mundial. No entanto, os investimentos em promissores polos produtores são crescentes: Araxá e Poços de Caldas (MG), Catalão e Minaçu (GO) e Pitinga (AM).

Dezenas de locais, no litoral e no interior do país, também possuem incidência de minérios contendo TRs, de acordo com o estudo “Avaliação do Potencial dos Minerais Estratégicos do Brasil”, coordenado pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM), do Ministério de Minas e Energia, que deve ser concluído neste ano. Alguns resultados desse levantamento foram apresentados durante o I Seminário Brasileiro de Terras-Raras, promovido em dezembro de 2011, no Rio de Janeiro, pelo Centro de Tecnologia Mineral (Cetem), do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação.

Para falar mais sobre o assunto, QuímicaViva entrevistou Osvaldo Antonio Serra, professor titular da Universidade de São Paulo (USP) no Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras (FFCLR) em Ribeirão Preto. Ele é Bacharel com Atribuições Tecnológicas e Licenciado em Química pela USP. Deu aulas nos Institutos de Química da USP e da Universidade Estadual Paulista (Unesp).

Serra também é Doutor em Ciências - Química pela USP e fez dois pós-doutorados nos EUA. Atualmente, é coordenador do Laboratório de Terras-Raras da USP de Ribeirão Preto. Suas linhas de pesquisa são terras-raras, sol-gel, luminescência, nanocompósitos, catalisadores, porfirinas e química bioinorgânica. Pertenceu aos comitês assessores da Capes e foi coordenador do Comitê de Assessoramento de Química do CNPq. Seu currículo inclui ainda 123 publicações indexadas, 50 teses/dissertações orientadas, além de 1.650 citações bibliográficas. Em 2013, o CRQ-IV o agraciou com o Prêmio Walter Borzani pelo conjunto de sua obra dedicada à Quimica.

QuímicaViva - Por que as terras raras têm esse nome?

Osvaldo Antonio Serra -
Quando de sua descoberta, no final do século XVIII, foram consideradas terras (por estarem na forma de óxidos) e, como eram desconhecidas, foram consideradas raras. Atualmente, sabe-se que seus principais minérios são fosfatos (monazita e xenotímia) e carbonatos (bastnasita), sendo mais abundantes do que muitos metais conhecidos.

QuímicaViva - Em que locais são encontradas?

Serra -
Esses materiais são encontrados em quase todas as regiões do planeta. As principais jazidas exploradas e com potencial de exploração situam-se na China, Austrália, Brasil, EUA, Canadá e África do Sul.

QuímicaViva - Para que servem? Quais as principais aplicações tecnológicas?

Serra -
O maior consumo é para a produção de catalisadores usados para o refino do petróleo. Elas também fazem parte dos componentes dos catalisadores existentes nos escapamentos que se destinam a eliminar a maior parte da poluição gerada pelos veículos. Têm uso crescente em: fabricação de supermagnetos (ímãs), que desde a década de 80 vêm substituindo a ferrita e são utilizados nos pequenos motores elétricos automotivos e grandes geradores de energia eólica (reduzem em até 1/5 o peso de um gerador de algumas toneladas), baterias para veículos híbridos e materiais luminescentes para monitores em geral (televisores, tela de computadores etc.) e lâmpadas fluorescentes. São utilizadas ainda nos sistemas de iluminação com base em LEDs (Diodos Emissores de Luz). O cério, na forma de óxido, foi utilizado por muito tempo para produção de pós para polimento de materiais ópticos.

QuímicaViva - Qual é o consumo médio das indústrias brasileiras? E em escala global?

Serra -
O maior consumidor no Brasil é a Fábrica Carioca de Catalisadores, com cerca de 900 toneladas/ano de óxido de lantânio (La2O3). As indústrias de catalisadores para emissão de gases automotivos, como Umicore, Basf e J. Mathey, importam cerca de 500 t/ano de óxido de cério IV (CeO2) já processados.

Fabricantes de motores elétricos, a exemplo de WEG, Embraco e Bosch, importam terras-raras já na forma de ímãs (liga Nd2Fe14B) cerca de 50 t/ano, volume que deve crescer rapidamente com a fabricação de geradores eólicos (100 Kg/MW). Ímãs contendo TRs são ainda componentes em discos rígidos de computadores e chegam ao País já para consumo final.

As lâmpadas fluorescentes (tubulares e compactas), cujo consumo no Brasil é da ordem de 200 milhões de unidades/ano, contêm cerca de 1g de TRs (Y, Ce, Eu, Tb) e 20 mg de Hg, em média, cada uma. Não há mais fabricantes nacionais (como Osram, Sylvania e Philips), que antes importavam o pó fosfórico. Atualmente, estas recebem prontas da China para consumo.

Em resumo, o consumo industrial é de cerca de 1,5 mil t/ano e o de produtos de uso diário maior do que 2 mil t/ano. O consumo mundial é de 130 mil t/ano, sendo quase 70% na própria China, que vem aumentada em quase 10% ano e produz aproximadamente 95% das terras-raras. Com a entrada da Molycorp (EUA) e da Lynas (Austrália-Malásia) já em 2013, espera-se um acréscimo de 20 mil toneladas devendo crescer até 40 mil t. No Brasil, MBAC e Serra Verde anunciam para 2016 cerca de 20 mil t de óxidos (mistura). A MBAC constituiu neste ano, em Araxá (MG), uma empresa que deve produzir supermagnetos. Para tanto, deverá isolar óxidos de Neodímio e Praseodímio e reduzi-los aos respectivos metais.

QuímicaViva - Já existe algum material que poderia substituir estes elementos na indústria?

Serra -
O recente aumento dos preços promovido pela China – que em 2010 chegou a 20 vezes – estimulou várias empresas a desenvolverem pesquisas visando encontrar alternativas para substituir essa matéria-prima. Porém, pelo menos até o momento, esses esforços não surtiram resultados. Assim, a produção de catalisadores, ímãs e materiais luminescentes continua dependente da disponibilidade das terras-raras.

QuímicaViva - Quais países têm as maiores reservas? E o Brasil é autossustentável?

Serra -
O termo “reserva” deve ser usado apenas para aquela parte do recurso que tem condições de ser lavrada economicamente. Ou seja, aquilo que será objeto da operação da mina. As maiores reservas encontram-se na China, Estados Unidos e Austrália.

Pode-se afirmar que o Brasil possui enormes recursos, talvez os maiores do mundo, mas as reservas são poucas, sendo um país importador, embora no passado (1885-1960) tenhamos sido exportadores [o entrevistado menciona SERRA (2011, p. 811-821)]. O Brasil será autossustentável em TRs somente quando transformar parte dos seus recursos em reservas e explorá-las, o que ainda parece não ser economicamente atrativo, pelo menos para as grandes empresas como a Vale e a CBMM.

Em Catalão (GO) e Araxá (MG) existem recursos de cerca de 150 milhões de toneladas. A CBMM e a MBAC em Araxá e a Serra Verde em Minaçu (GO) anunciaram que devem iniciar a mineração em breve. Se as ações forem concretizadas, teremos cerca de 20 mil t/ano em 2016, mais do que suficientes para o consumo atual. Serão, porém, insuficientes caso os ímãs para os gigantescos geradores eólicos (6 MW) sejam produzidos no Brasil.

REFERÊNCIAS

CONNELY, L. G. et. al. Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC recommendation. RCS Publishing, Cambridge, p.2, 2005. Disponível em: <http://old.iupac.org/publications/books/rbook/Red_Book_2005.pdf>.

SERRA, O. A. Rare earths: Brazil x China. Journal of the Brazilian Chemical Society, v.22, n.5, p.811-812, 2011.

BIBLIOGRAFIAS

DEPARTAMENTO NACIONAL DE PRODUÇÃO MINERAL. Sumário Mineral, Brasília, DF, v.32, 147 p., 2012. Disponível em: <https://sistemas.dnpm.gov.br/publicacao/mostra_imagem.asp?IDBancoArquivoArquivo=7366>.

NOEL, F. L. Terras-raras, um desafio nacional. Revista Problemas Brasileiros, São Paulo, ano 50, n.415, 4p., jan./fev.2013. Disponível em: <http://www.sescsp.org.br/sesc/revistas_sesc/pb/artigo.cfm?Edicao_Id=452&breadcrumb=1&Artigo_ID=6819&IDCategoria=7882&reftype=1>.

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Brasil pretende retomar produção de terras-raras. [S.l.], 2p., 2013. Disponível em: <http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=brasil-pretende-retomar-producao-terras-raras&id=020175130515&ebol=sim>.

TRIBUNAL DE CONTAS DA UNIÃO. Relatório de auditoria: atuação do Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) na fiscalização da extração de elementos de terras raras no país, Departamento Nacional de Produção Mineral, [Brasília, DF], 31p., 2012.

Texto
Jonas Gonçalves – Assessoria de Comunicação e Marketing CRQ-IV

Revisão
Prof. Dr. Osvaldo Antonio Serra – USP Ribeirão Preto

Fotos e ilustrações
CRQ-IV
João Neves/USP Ribeirão Preto
iStockphoto

Publicado em 13/06/2013


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