Cinzas de carvão nos EUA podem conter US$165 mil milhões em elementos de terras raras

Resíduos resultantes do consumo de combustíveis fósseis podem esconder uma verdadeira mina de elementos de terras raras avaliada em milhares de milhões de dólares.

Num artigo de 2024, geólogos estimaram que as cinzas residuais geradas pela queima de carvão em centrais eléctricas a combustíveis fósseis podem conter até US$165 mil milhões em elementos de terras raras - e que até $97 mil milhões poderão, na prática, ser extraídos de forma viável.

Segundo uma equipa liderada por geocientistas da Universidade do Texas em Austin, apostar na recuperação destes elementos pode dar aos EUA uma fonte interna destes materiais críticos, evitando tanto o esforço associado à mineração tradicional como a dependência de importações, que hoje abastecem a maior parte dos materiais de terras raras do país.

"Isto exemplifica mesmo o lema 'do lixo ao tesouro'", afirma a geóloga Bridget Scanlon, da Escola Jackson de Geociências. "Estamos, basicamente, a tentar fechar o ciclo e usar resíduos para recuperar recursos contidos nesses resíduos, ao mesmo tempo que reduzimos os impactos ambientais."

O que são elementos de terras raras (ETR)

Os elementos de terras raras, ou ETR, correspondem a um grupo de 17 elementos: os 15 lantanídeos da tabela periódica, mais o ítrio e o escândio. Nos EUA, estes elementos são classificados como "minerais críticos" e são indispensáveis para centenas de sectores e tecnologias, incluindo baterias, turbinas eólicas, carros eléctricos e smartphones.

Apesar dessa relevância, os EUA têm poucas reservas próprias de ETR. Na prática, dependem quase totalmente de importações, sendo que a maioria - cerca de 70 percent - vem da China.

Cinzas de carvão e elementos de terras raras (ETR) nos EUA

Trabalhos recentes indicam, contudo, a existência de um depósito ainda pouco aproveitado e à vista de todos: as 52 mil milhões de toneladas de resíduos de cinzas de carvão produzidas por centrais eléctricas nos EUA desde a década de 1950.

O mecanismo é relativamente simples. O carvão - matéria vegetal antiga e fossilizada - não é um material puro; durante a sua formação e endurecimento ao longo de eras, incorpora pequenas quantidades de outros componentes. Em carvão não queimado, essas quantidades residuais são tão reduzidas que não compensam o esforço de extracção; e, de qualquer forma, dificilmente ultrapassariam o valor do carvão enquanto recurso energético.

Porque a combustão aumenta a concentração

Ao queimar o carvão, acontece algo decisivo: as fracções combustíveis, como o carbono, o hidrogénio e o enxofre, transformam-se em gases e dissipam-se, enquanto os constituintes não combustíveis permanecem. Entre estes estão minerais argilosos, quartzo e os próprios ETR.

Como grande parte da massa do carvão desaparece sob a forma de fumo, a concentração de ETR nas cinzas vítreas remanescentes torna-se 4 a 10 vezes superior à do carvão antes de ser queimado.

Ainda assim, importa sublinhar que estas concentrações ficam muito abaixo das de minérios explorados comercialmente. Por outro lado, o refino de cinzas de carvão não exige mais mineração extractiva - trabalha-se sobre material que já foi removido do subsolo -, o que pode tornar a iniciativa atractiva.

Estimativas, valor económico e o que é recuperável

Com liderança conjunta de Scanlon e do geólogo Robert Reedy, o grupo reuniu décadas de dados sobre a composição das cinzas, a eficiência de extracção e a localização de depósitos/armazenamento de resíduos por todo o território dos EUA. Com base nisso, calculam que possam existir 11 milhões de toneladas de ETR em depósitos acessíveis de cinzas de carvão entre 1985 e 2021 - quase oito vezes a quantidade presente nas reservas actualmente contabilizadas nos EUA.

O valor teórico total dos 15 lantanídeos ETR em todas as cinzas de carvão existentes nos EUA é de cerca de $56 mil milhões. Consoante o local, 30-70 percent dessas cinzas é considerado acessível, o que baixa o valor total contido em cinzas acessíveis para $14 mil milhões.

Os lantanídeos que, de facto, poderão ser extraídos de forma viável a partir dessas cinzas acessíveis atingem um valor de até $8.4 mil milhões, segundo a avaliação dos investigadores.

No entanto, quando o ítrio e o escândio são incluídos no cálculo, os valores sobem de forma acentuada: o valor total global passa para US$165 mil milhões, sendo $97 mil milhões recuperáveis, de acordo com o artigo.

Estes números são, em grande medida, teóricos, já que os métodos de extracção continuam em análise. Mesmo assim, o potencial é suficientemente elevado para que cientistas e o Governo dos EUA estejam a encarar as hipóteses com seriedade.

"Além de reforçar a segurança energética nos EUA através do desenvolvimento de recursos de ETR, o valor económico de produzir estes ETR pode ajudar a compensar os custos de remediação de aterros ou lagoas de cinzas sem impermeabilização em áreas ambientalmente vulneráveis", concluem os autores.

"O potencial de desenvolvimento de recursos de ETR a partir de cinzas de carvão deve ser avaliado globalmente em nações onde existam cinzas de carvão disponíveis."

Outras vias possíveis: vulcões e plantas

Existem outras formas potenciais de obter elementos de terras raras, embora muitas também tragam desafios de extracção.

Nos últimos anos, investigadores têm sugerido que os vulcões poderão ser uma fonte fértil destes minerais valiosos.

"Vulcões extintos ricos em ferro são frequentemente explorados como minas de minério de ferro", explicou ao site The Conversation o geólogo Michael Anenburg, da Universidade Nacional Australiana.

"Os nossos resultados indicam que minas existentes nesses locais podem potencialmente ser adaptadas para produzir também terras raras."

Outra possibilidade está no mundo vegetal. Num estudo publicado ainda este mês, cientistas identificaram um feto com uma capacidade extraordinária escondida nos seus tecidos: recolher e armazenar elementos de terras raras a partir de solos metálicos, extraindo naturalmente estes recursos do terreno.

"Os elementos de terras raras são metais críticos para energia limpa e aplicações de alta tecnologia, mas o seu fornecimento enfrenta desafios ambientais e geopolíticos", explicaram no artigo o geocientista Liuqing He, da Academia Chinesa de Ciências, e os seus colegas.

"A fitomineração, uma estratégia verde que usa plantas hiperacumuladoras para extrair metais do solo, oferece potencial para um fornecimento sustentável de ETR, mas continua pouco explorada."

À medida que a ciência avalia estas oportunidades, é evidente que muito depende de como o mundo escolherá extrair estes elementos valiosos.

O estudo sobre cinzas de carvão foi publicado em novembro de 2024 na Revista Internacional de Ciência e Tecnologia do Carvão.