Como construir uma economia circular para produtos raros

Yong Geng é professor de gestão ambiental na Escola de Ciência e Engenharia Ambiental, Universidade Jiao Tong de Xangai, Xangai 200240, China.

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Joseph Sarkis é professor de administração no Worcester Polytechnic Institute, Worcester, Massachusetts, EUA, e presidente do TEC-LOGd na Université Polytechnique Hauts-de-France em Valenciennes, França.

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Raimund Bleischwitz é diretor científico do Centro Leibniz para Pesquisa Marinha Tropical (ZMT), Bremen, Alemanha.

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Elementos de terras raras podem ser extraídos de lixo eletrônico. Crédito: Christophe Archambault/AFP via Getty

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Existe uma ligação química fundamental entre muitas das tecnologias que impulsionarão a corrida para emissões líquidas zero de carbono. As células solares usam neodímio, disprósio e térbio para converter a luz solar em energia de forma eficiente. Os diodos emissores de luz dependem do európio e do disprósio para sua luminescência. Neodímio e samário são ingredientes de poderosos ímãs usados ​​em turbinas eólicas e motores elétricos. Todos esses elementos fazem parte do grupo das 17 “terras raras” – os 15 lantanídeos da tabela periódica, do lantânio ao lutécio, além do escândio e do ítrio.

A procura por elementos de terras raras (REE) está a crescer rapidamente. São necessários cerca de 170 quilogramas de REE para gerar um megawatt de energia eólica, por exemplo1, o que é suficiente para abastecer cerca de 900 residências no nordeste dos Estados Unidos. Prevê-se que a utilização global destes elementos aumente 5 vezes, passando de cerca de 60.000 toneladas em 2005 para 315.000 toneladas em 20301.

No entanto, a sua disponibilidade é limitada. A China, os Estados Unidos e a Rússia controlam 56% das reservas globais de REE e 76% da sua produção (ver go.nature.com/3h1aeji e 'Rare Earths Rise'). Durante mais de uma década, a geopolítica, as consequências da pandemia da COVID-19 e agora a guerra perturbaram as cadeias de abastecimento globais e tornaram os preços voláteis. Em 2020 e 2021, alguns preços dos REE triplicaram ou quintuplicaram após quase uma década de relativa estabilidade.

FONTE: Serviço Geológico dos EUA

Há uma corrida geopolítica para controlar os recursos REE e para que os países expulsem outras nações. O mercado REE é um jogo de “soma zero”, em que o ganho de uma nação ou empresa é a perda de outra, sem nenhum benefício líquido.

As indústrias verdes nos Estados Unidos e na Europa enfrentam escassez destes materiais cruciais, uma vez que renunciam às exportações chinesas e russas por razões políticas. Muitas nações estão a impulsionar a exploração e mineração nacionais, ao mesmo tempo que restringem as fontes de importações. Por exemplo, em 2022, o Departamento de Defesa dos EUA (DoD) concedeu um contrato de 35 milhões de dólares à MP Materials Corporation, com sede em Las Vegas, Nevada, para processar elementos pesados ​​de terras raras na unidade de produção da empresa na Califórnia. Em Janeiro de 2023, a empresa mineira estatal sueca LKAB anunciou que tinha encontrado um vasto depósito de REE, que é agora o maior da Europa.

Os mercados nas REE também são dispersos e ineficientes. Estes elementos são produtos de nicho, produzidos e utilizados em pequenas quantidades, principalmente por pequenas e médias empresas, na sua maioria empresas estatais, e não pelos grandes conglomerados que controlam a produção de aço ou alumínio, por exemplo. Os REE são essenciais para muitas tecnologias, como os smartphones, mas o valor do mercado mundial de REE é apenas 0,18% do valor dos produtos petrolíferos brutos, afastando os investidores (ver go.nature.com/43avjku). Em algumas partes do mundo, como Mianmar, os REE são comercializados ilegalmente (ver go.nature.com/43e4tzx).

Outra complicação é que os REE não são extraídos diretamente, mas geralmente são extraídos de minerais que são subprodutos de outros tipos de mineração, como bauxita e minério de ferro. No entanto, muitos resíduos de mineração viáveis ​​não são processados. A cadeia de valor dos REE consome grandes quantidades de energia e água e liberta poluentes e emissões de carbono (ver “Uma economia circular em terras raras”). O refino de um quilograma de óxido de REE gera 40–110 quilogramas de dióxido de carbono (equivalente)2. A refinação de uma tonelada de óxido de REE pode produzir 1,4 toneladas de resíduos radioactivos, 2.000 toneladas de resíduos e 1.000 toneladas de águas residuais contendo metais pesados3.