Terras Raras: Brasil x China

EDITORIAL

Terras Raras - Brasil x China

Ao contrário do que pode ser sugerido pelo nome, as terras raras (TR) não são terras e nem raras. Só foram descobertas em 1794 por Gadolin.¹ Dificuldades nos processos de separação levaram a essa denominação os elementos² compreendidos entre os números atômicos 57 e 71 (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu), além de Sc (21) e Y (39).

O mais abundante, Ce, é tão abundante quanto o Zn e o menos, Tm, tanto quanto a Ag. A porcentagem média da ocorrência das TR na crosta terrestre é de aproximadamente 0,01% e são catalogados mais de 250 tipos de minerais que as contêm, a maioria em baixos teores.

São apenas três os minérios mais explorados comercialmente: a monazita (fosfato), a bastnasita (fluorocarbonato) e a xenotima (fosfato). Os dois primeiros são responsáveis por cerca de 90% da produção e contêm principalmente TR leves (La e Ce), já o terceiro contém Y e as TR pesadas.

O fato de serem elementos de transição interna, que formam na prática somente íons trivalentes de camada eletrônica mais externa 5s², 5p⁶ com pouca diferença entre seus raios iônicos, faz com que eles se encontrem sempre misturados e sejam de difícil separação.

No Brasil, sua exploração iniciou-se em 1885 com a retirada da monazita das praias da Bahia (Prado). Até 1896, foi retirada gratuitamente como lastro de navios; nas décadas subsequentes, cobrava-se menos de 10 dólares por tonelada. O destino era a Europa (Áustria e Alemanha), onde os nitratos de Th e de Ce eram usados na fabricação das camisas para iluminação a gás. Mas a extração, purificação e separação em compostos de elevada pureza são processos que exigem tecnologia especializada e podem provocar sérios danos ambientais.

Na década de 1950, o Brasil, por meio da iniciativa privada (ORQUIMA),³ dominou todo esse processo e chegou a obter óxidos bastante puros (99,9 - 99,99%), tendo inclusive fornecido Eu₂O₃ para fabricação de barras metálicas destinadas ao controle, por absorção de nêutrons, do reator do primeiro submarino nuclear do mundo, o Nautilus.

Em 1962, como estagiário na ORQUIMA, juntamente com Pawel Krumholz, produzimos dez gramas de Lu₂O₃ (> 99,9%). Era a maior quantidade deste composto já produzida em todo o mundo! A empresa, que processava até 2 mil toneladas por ano de monazita (retirada das praias de Espírito Santo e Rio de Janeiro), foi estatizada no início dos anos 60 e "obsoletizada" até só extrair a monazita e produzir um concentrado de TR e CeO₂ de baixa pureza, sendo praticamente desativada a produção pela Indústrias Nucleares do Brasil (INB) em 2002. Todo o investimento tecnológico e em recursos humanos foi praticamente perdido e, quando as TR começaram a ter maior valor agregado nos anos 70 e 80, especialmente com luminóforos e magnetos, o Brasil já não tinha competitividade no setor.

A China, detentora das maiores reservas mundiais (mais de 60% de um total de 150 milhões de toneladas), investiu em todas as fases dos processos, desde a extração até a obtenção de compostos com elevada pureza elementar (> 99,99%).

Areia monazítica (monazita, zirconita, ilmenita e rutilo) pode ser concentrada em monazita por processos gravitacionais e eletromagnéticos, usados no Brasil desde o início do século passado. Nos maiores depósitos da China (Bayanebo, Mongólia Interior), ocorre uma mistura íntima de monazita e bastnasita juntamente com outros minérios de Fe, Nb etc. Desde a década de 1950, os chineses investiram em processos de extração que envolvem agentes químicos (como derivados de ácido hidroxâmico) em cuidadosos sistemas de flotação intercalados com procedimentos eletromagnéticos.⁴

Em 1990, a produção mundial era de aproximadamente 25 mil toneladas e a China era responsável por menos da metade. Contudo, o baixo custo das TR produzidas pela China a partir da década de 1990 e um maior controle ambiental fizeram com que produtores de países como os Estados Unidos, Austrália e Canadá encerrassem todas as suas atividades no final do século passado e início deste.

Inicialmente com baixos custos e sem preocupação ambiental, a China passou a dominar o mercado nestes vinte anos e hoje comercializa mais de 97% dos compostos de TR (principalmente metais e óxidos),⁵ mas a demanda interna crescente (mais de 70% de sua produção), causada pelo domínio das tecnologias de fabricação dos produtos finais (geradores eólicos, luminóforos, baterias, etc.), e as restrições ambientais fizeram com que a China elevasse, nos últimos dois anos, o preço médio das TR em mais de dez vezes. E não apenas elevou o preço, mas também estabeleceu cotas de exportação para óxidos e metais.

Os principais consumidores de TR, Japão e Estados Unidos, juntamente com outros países (entre eles o Brasil), tentaram inicialmente acordos mais favoráveis, ao mesmo tempo em que iniciaram gestões internas para retomar sua produção das TR.

O consumo mundial de TR foi, em 2010, de, aproximadamente, 125 mil toneladas e cresce de 5 a 10% ao ano. Estima-se que, pelo menos, dois anos seriam necessários para que os países (EUA - 19 mil toneladas em Mountain Pass; Austrália - 22 mil toneladas em Mount Weld) que já iniciaram o processo de retomada na produção possam atenuar um pouco a situação.

No Brasil, cientistas reunidos no 4º Encontro Nacional sobre Terras Raras (ocorrido em Aracaju, abril de 2010) enviaram ao Ministro de Ciência e Tecnologia uma carta alertando sobre a necessidade da retomada da produção de terras raras. Em resposta, foi criado o Grupo de Trabalho Interministerial do Ministério de Minas e Energia (MME) e do Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) de Minerais Estratégicos (Portaria Interministerial Nº 614/2010 de 30 de junho de 2010). Após várias reuniões com representantes de órgãos governamentais (CETEM, INB, universidades), esse grupo elaborou uma minuta sobre a situação em novembro de 2010, sugerindo aos respectivos ministros as medidas a serem tomadas.

Afinal, por que a demanda por terras raras cresceu tanto nas últimas décadas? Para que elas servem atualmente?

Uma boa parte do seu uso no Brasil está concentrada na formulação de catalisadores de Ce e La para processamento do petróleo. A Fábrica Carioca de Catalisadores (FCCSA) utiliza 900 toneladas por ano de La₂O₃ importado da China e vê, com preocupação, a crescente dificuldade de suprimento. Mas também se usam as terras raras na tecnologia dos supermagnetos: Nd, Tb e Dy, em iluminação e displays: Eu, Tb e Y. As TR também compõem as matérias primas para geradores eólicos, veículos híbridos (o Prius da Toyota utiliza aproximadamente 10 kg de TR), fibras ópticas, etc.

O total das reservas reconhecidas do Brasil atinge apenas cerca de 50 mil toneladas, mas se considerarmos jazidas com menores teores (aproximadamente 10%) como as de Catalão, em Goiás, que necessitam de novas técnicas para extração, esse número chega ao valor estimado de quase cinco milhões de toneladas! Portanto, a pergunta que fica é: aceitamos o desafio de explorar de maneira ambientalmente correta e de desenvolver as tecnologias necessárias para chegarmos aos produtos comerciais de alto valor agregado no Brasil ou continuamos a importar as commodities e esses produtos da China, dos EUA, do Japão e de outros países?

Osvaldo Antonio Serra

Departamento de Química - FFCLRP-USP

[e-mail]

Referências

1. International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC; http://old.iupac.org/reports/periodic_table/ acessado em 22 de março de 2011.

2. IUPAC; http://old.iupac.org/reports/periodic_table/IUPAC_Periodic_Table-21Jan11.pdf acessado em 22 de março de 2011.

3. BRASIL, DOU, Diário Oficial da União, Decreto Nº 37697, de 05 de agosto de 1955. Autoriza Orquima Indústrias Químicas Reunidas SA a lavrar Ilmenita, Zirconita, Monazita e associados no Municipio de Serra, Estado do Espirito Santo. Disponível em http://br.vlex.com/vid/orquima-ilmenita-zirconita-monazita-34066294 acessado em 22 de março de 2011.

4. Yu Zongsen, Chen Minbo; Rare Earth Elements and Their Applications, Metallurgical Industry Press, Beijing, 1995.

5. British Geological Survey; www.bgs.ac.uk acessado em 22 de março de 2011.

• ¹
  International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC; http://old.iupac.org/reports/periodic_table/ accessed on March 22, 2011.
  » link
• ²
  IUPAC; http://old.iupac.org/reports/periodic_table/IUPAC_Periodic_Table-21Jan11.pdf accessed on March 22, 2011.
  » link
• ³
  BRAZIL, DOU, Official Gazette, Decree No. 37697 of August 5, 1955. Authorizes Orquima Chemical Industries to exploit Ilmenite, Zircon, Monazite and associates in the municipality of Serra, Espirito Santo State. Available at http://br.vlex.com/vid/orquima-ilmenita-zirconita-monazita-34066294 accessed on March 22, 2011.
• 4. Yu Zongsen, Chen Minbo; Rare Earth Elements and Their Applications, Metallurgical Industry Press, Beijing, 1995.
• ⁵
  British Geological Survey; www.bgs.ac.uk accessed on March 22, 2011.
  » link

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Maio 2011
• Data do Fascículo
  Maio 2011