30 Abril 2022
Para manter a temperatura global em níveis aceitáveis, o mundo precisa passar por uma transição energética que deixe para trás a era dos combustíveis fósseis. Mas as tecnologias que promovem essa mudança, como a energia solar, eólica ou os veículos elétricos, requerem a extração de uma grande quantidade de minerais para sua fabricação.
A reportagem é de Alejandra Cuéllar e Andrea Fischer, publicada por Diálogo Chino, 26-04-2022. A tradução é do Cepat.
Um carro elétrico, por exemplo, requer seis vezes mais minerais do que um carro convencional; uma usina eólica em terra requer nove vezes mais minerais do que uma usina a gás.
Assim, à medida que o mundo aumenta o uso dessas tecnologias, a demanda por vários minerais aumentará. Haverá recursos suficientes para atender às necessidades de uma nova era energética? Que outros impactos negativos causarão ao meio ambiente e como podemos mitigá-los? Essas questões ocuparão um lugar central no palco global nos próximos anos. No momento, o que sabemos é isso.
A aposta nas energias renováveis recai principalmente sobre o cobre, lítio, níquel, manganês, cobalto, grafite, zinco e as terras raras, entre outros. Esses elementos estão no miolo dos carros elétricos, das turbinas eólicas e de outras energias, que prometem manter o aumento da temperatura global sob controle.
Todas as tecnologias usam minerais em proporções diferentes, mas as baterias dos veículos elétricos são as mais demandantes, principalmente do lítio, que é crucial para o desempenho, a longevidade e a densidade de energia das baterias.
Estima-se que a demanda por lítio aumente 40 vezes até 2040, seguida pelo grafite, cobalto e níquel (estima-se que cresça de 20 a 25 vezes). A construção das redes de carregamento de energia de veículos elétricos também requer grandes quantidades de cobre, que se estima que vai duplicar durante este mesmo período.
Em 2021, a demanda por cobre do Chile, o maior produtor mundial, já aumentou cerca de 80% em relação ao ano anterior, segundo a BBC Mundo.
Em termos de geração de eletricidade, a energia eólica é a que mais demanda minerais, principalmente quando as turbinas são instaladas em alto mar, onde podem exigir até três vezes mais cobre para transmitir energia ao longo dos cabos do que as usinas instaladas em terra.
Em 2020, o volume de cobre necessário em todo o mundo para a geração de energia eólica em alto mar foi de cerca de 8.000 kg por megawatt de energia produzida, em comparação com 2.900 kg por megawatt para a energia eólica em terra. A sua construção também requer alumínio, zinco e terras raras.
As torres dos aerogeradores e dos transmissores são de aço, zinco e alumínio e representam cerca de 80% do peso total. Alguns projetos de turbinas usam ímãs de acionamento direto, que contêm os metais de terras raras neodímio e disprósio.
Estima-se que cerca de 20% de todas as turbinas eólicas instaladas usem ímãs de terras raras. As turbinas eólicas também contêm cobre nos geradores e fibra de carbono e vidro nas pás, além do concreto usado na construção das bases das torres.
A energia solar requer unidades de armazenamento de energia, tanto na forma de baterias individuais para uso privado quanto e em grande escala nas redes elétricas. Isso implica uma demanda por minerais nas baterias de lítio, alumínio, cobalto, ferro, chumbo, lítio, manganês, níquel e grafite.
As baterias consistem em dois eletrodos, ou condutores elétricos, chamados de cátodo e ânodo, e um eletrólito através do qual trocam íons, proporcionando uma carga ou descarga.
Diferentes minerais podem servir a esses propósitos. O alto potencial eletroquímico do lítio o torna um componente valioso das baterias recarregáveis de íons de lítio de alta densidade de energia.
A maioria das baterias de íon de lítio usa grafite como ânodo, o que significa que o grafite será o mineral mais procurado para o armazenamento de energia. Os cátodos variam mais: eles geralmente usam níquel, mas também são comuns várias misturas de cobalto, lítio e manganês.
À sombra da promessa da energia limpa estão os impactos negativos da obtenção e processamento dos minerais da transição energética. A exploração das minas gera danos ecológicos dificilmente sustentáveis a longo prazo.
No caso do lítio, por exemplo, para cada tonelada extraída, são necessários até 2 milhões de litros de água, esgotando os recursos hídricos subterrâneos. Isso afeta comunidades, flora e fauna.
No Chile, por exemplo, no Salar de Atacama, um dos desertos mais áridos do continente e mais abundantes em lítio, existe uma reserva natural para duas espécies nativas de flamingos, cuja subsistência depende do ecossistema permanecer praticamente intacto. Devido à extração de lítio, as populações diminuíram nos últimos anos.
As implicações sociais da exploração de minerais da transição também estão cobrando um preço pesado na América Latina.
Rebecca Ray, Zara C. Albright e Kehan Wang, pesquisadores em desenvolvimento da Universidade de Boston, sugeriram que os países do triângulo do lítio (Argentina, Chile e Bolívia) desenvolvam uma capacidade institucional para gerar uma gestão mais responsável do mineral com maior participação das comunidades locais, para reduzir os impactos negativos da exploração.
As terras raras (ou metais raros) são uma parte fundamental da transição e, sem saber, interagimos com elas na palma de nossas mãos todos os dias.
Smartphones, tablets e outros dispositivos com telas sensíveis ao toque os utilizam. São valorizadas porque são muito boas condutoras de eletricidade e possuem propriedades magnéticas que as tornam úteis para produzir baterias para carros elétricos ou telas sensíveis ao toque.
Esses metais raros – neodímio, escândio e ítrio, para citar alguns – são muito complexos de extrair, pois estão embutidos em certos minerais e ligas: embora sejam abundantes, são muito raros de encontrar em sua forma pura e tendem a ocorrer em baixas concentrações.
Elisa Fabila, engenheira química da Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM), especializada no estudo da química metalúrgica, explica que o processo de extração é complicado e invasivo.
"Para separar o mineral (dos outros compostos) é necessária uma reação iônica e os resíduos dessa reação são os que se tornam tão poluentes", explica Fabila.
“A água que é utilizada não pode mais ser reutilizada, devido a todo o lixo tóxico e radioativo que resta... Embora essas alternativas não produzam emissões, não são tão limpas quanto pensávamos”, acrescenta.
Outros minerais terrestres não raros, essenciais para a transição energética, também apresentam processos de extração prejudiciais.
O cobre, por exemplo, é extraído por detonação de explosivos em rachaduras no solo em minas a céu aberto. Em média “perdem-se 300 metros quadrados de solo por cada explosão”, explica Fabila, que dificilmente pode ser recuperado. Todas as propriedades da terra desaparecem, pois a explosão precisa quebrar os componentes do solo para remover os metais.
A China é o país que protagoniza a extração de metais raros. Segundo dados da Statista, de 2021, o país representa 60% da produção mundial de terras raras.
Nos últimos anos, a China limitou sua produção e exportação para outras partes do planeta e brandiu as terras raras em uma disputa comercial com os Estados Unidos. A maior de todas as suas minas fica em Baiyun Obo, na Mongólia Interior, onde, segundo a Nasa, está localizada quase metade da produção mundial de terras raras.
Estima-se que a demanda por terras raras possa crescer de três a sete vezes até 2040, dependendo dos avanços na tecnologia de baterias e turbinas elétricas.
À medida que o mundo se move em direção a um cenário energético que requer mais minerais, levanta-se a questão de se haverá recursos suficientes para atender à demanda global. Existem vários fatores que influenciarão isso, e isso dependerá em grande parte dos desenvolvimentos alcançados na química das baterias.
No futuro, de acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), espera-se um cenário misto: alguns minerais, como o lítio de rocha dura e cobalto provavelmente terão um excedente a curto prazo, enquanto o lítio processado, níquel de grau de bateria e os principais elementos de terras raras (por exemplo, neodímio e disprósio) podem enfrentar uma oferta limitada nos próximos anos, pois não podem acompanhar o ritmo da demanda.
Outros problemas que podem surgir têm a ver com a concentração geográfica dos minerais. A China e a República do Congo concentram mais de 60% da produção de cobalto.
O jornal The New York Times documentou amplamente a batalha que se trava pelo controle dos recursos nesta zona. Se houvesse problemas com a cadeia de suprimentos nos países produtores, isso afetaria diretamente os preços e a produção de baterias.
Por outro lado, é importante considerar que um problema de abastecimento afetaria apenas novos produtos como carros elétricos e turbinas eólicas a serem construídos, já que os existentes não serão afetados pela falta de minerais.
Ao contrário dos veículos a combustão, por exemplo, os carros elétricos que já funcionam podem fazê-lo durante a vida útil da bateria, que pode variar entre 10 a 20 anos, e não é afetada pela falta de novos insumos minerais.
Respondendo ao cenário futuro, especialistas da IEA dizem que é necessário tomar uma série de medidas para garantir a disponibilidade dos minerais.
Por um lado, é fundamental conscientizar os países para investir no desenvolvimento de minas e, por outro, é fundamental desenvolver tecnologias mais eficientes com o uso de minerais críticos. Em vez de depender ou apostar tudo nos minerais da transição energética, encontrar alternativas menos prejudiciais aos solos e à água, como a biomassa.
A reciclagem também é um elemento importante que alivia a pressão sobre o abastecimento primário.
Harald Gottsche, presidente executivo do BMW Group fábrica San Luis Potosí, no México, explicou em entrevista exclusiva ao Diálogo Chino como a empresa quer reduzir seu impacto em toda a cadeia de distribuição.
“A circularidade começa desde o design do produto, com o uso de materiais secundários em nossas cadeias de valor, bem como com a reciclagem dos veículos do BMW Group no final de seu ciclo de vida”, detalha Gottsche.
Por isso, os planos da empresa para o futuro próximo incluem a redução do uso de cobalto nos cátodos de sua atual geração de baterias para menos de 10%.
“Nossa última geração de motores elétricos é construída sem o uso de terras raras”, acrescenta Gottsche. Outras grandes empresas, como a Samsung e a Tesla, estão optando por migrar para baterias de cobalto.
Nos próximos anos, a realidade dessa demanda será vista com mais força.
Em qualquer cenário, a energia renovável é essencial para manter a temperatura sob controle; caso contrário, de acordo com o relatório de 2022 do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), partes do planeta estarão inabitáveis até 2050.
A aposta, portanto, é também aumentar o uso de combustíveis alternativos, como o hidrogênio ou a biomassa, aponta a Organização das Nações Unidas, que são menos dependentes de minerais.
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Do petróleo aos minerais: a nova dependência da transição energética - Instituto Humanitas Unisinos - IHU
