A mineração é um negócio poluente. Será que as novas tecnologias podem torná-lo mais limpo?

A mineração irá ter sempre impactos ambientais, mas as novas abordagens podem ajudar a reduzir esses impactos à medida que o mundo extrai mais metais para as energias renováveis.

Por Madeleine Stone
Publicado 17/05/2022, 11:30
estação geotérmica

A Salton Sea 4 é uma estação geotérmica a vapor seco operada pela CalEnergy, no Mar de Salton em Calipatria, na Califórnia. A procura por veículos elétricos e pelo lítio usado nas baterias destes veículos tem aumentado o interesse na extração de lítio das águas residuais geotérmicas em torno do Mar de Salton.

Fotografia por Bing Guan, Bloomberg, Getty Images

Em março, o presidente dos EUA ordenou o direcionamento de mais recursos federais para a mineração de metais e minerais essenciais para as baterias de veículos elétricos, incluindo níquel, cobalto, grafite e lítio. Esta diretiva presidencial destaca uma das realidades mais controversas no centro da transição para a energia ecológica: para mudar das fontes poluentes de combustíveis fósseis para as energias renováveis e veículos elétricos sem emissões de carbono, precisamos de mais mineração – que historicamente é um negócio muito poluente.

A mineração envolve a extração de minério do solo, o transporte para as centrais de processamento, trituração, triagem e refinação dos metais e, de seguida, o descarte dos resíduos. A terra fica despida para dar lugar a minas e infraestruturas circundantes, que muitas vezes usam quantidades consideráveis de energia e água, poluindo o ar e gerando resíduos perigosos.

Contudo, uma série de tecnologias emergentes, desde inteligência artificial à captura de carbono, pode tornar a extração dos chamados minerais e metais críticos necessários para uma transição energética mais sustentável do que acontece atualmente. Com a previsão de que a procura por estes materiais deve aumentar à medida que o mundo se afasta dos combustíveis fósseis e adota a energia solar, eólica e veículos elétricos, existe um interesse cada vez maior por parte do governo dos Estados Unidos e do setor privado em trazer novas tecnologias para o mercado – e para o fazer depressa. Num relatório publicado recentemente sobre o reforço das cadeias de abastecimento nos EUA relativamente à transição para energia limpa, o Departamento de Energia (DOE) enfatizou a importância do apoio federal aos métodos de extração “ambientalmente sustentáveis e de próxima geração” no caso dos minerais críticos.

Douglas Hollett, consultor do DOE em minerais e materiais críticos, diz que isto reflete a visão da agência de que a mineração de minerais críticos não pode ser simplesmente uma questão de encontrar os recursos de que precisamos e de os desenterrar.

“É algo que passa por sermos mais eficazes neste processo e acabar com os impactos menores direcionados por toda a cadeia, conforme analisamos tudo, desde a fase de exploração até à extração, processamento e fim de vida, quando os materiais extraídos esgotados já não funcionam”, diz Douglas Hollett.

Mineração de dados

Muito antes de uma mina ser construída, são enviados geólogos para o campo para fazer furos no solo e procurar depósitos valiosos de minério. A exploração é geralmente a etapa de mineração menos prejudicial para o ambiente, mas ainda há espaço para melhorar este processo. Um número pequeno, mas crescente, de startups de exploração mineral acredita que o consegue fazer através da mineração de dados.

Entre estas startups está a KoBold Metals, que usa ferramentas sofisticadas de ciência de dados e inteligência artificial para procurar evidências de depósitos de metais em enormes quantidades de dados públicos e históricos, bem como nos dados que a empresa recolhe durante os programas de campo guiados por inteligência artificial. A KoBold Metals, apoiada pela Breakthrough Energy Ventures de Bill Gates, visa aumentar as taxas de descoberta de metais em 20 vezes – em comparação com os esforços tradicionais de exploração de campo – reduzindo a quantidade de terreno que precisa de ser perturbado para se encontrar novos corpos de minério.

Holly Bridgwater, geóloga de exploração da empresa australiana de inovação em geociências Unearthed, acredita que o objetivo da KoBold é “alcançável” dada a taxa de sucesso muito baixa do setor de mineração: atualmente, os geólogos estimam que em cada 100 locais sondados para mineração, menos de 1 acaba realmente por se tornar numa mina.

A KoBold vai realizar trabalhos de campo neste verão em vários locais no Canadá e na Zâmbia, onde a empresa encontrou evidências de depósitos de níquel e cobalto. Mas o diretor do departamento de tecnologia da KoBold, Josh Goldman, diz que a empresa está “a dois anos ou mais” de decidir se vale a pena minerar algum destes locais. “Se conseguirmos usar inteligência artificial para descobrir minérios bem escondidos, mas que sejam particularmente de alta qualidade, isso pode vir a reduzir os impactos da mineração.”

“Mas se encontrarmos recursos de baixa qualidade, precisamos de minerar uma quantidade enorme de material para extrair o metal”, diz Josh Goldman. “Isto significa que ficamos com uma quantidade enorme de resíduos adicionais. É verdadeiramente fundamental encontrar recursos alta qualidade.”

Poder renovável

A descoberta de minérios de alta qualidade pode reduzir o impacto da mineração, mas qualquer processo de mineração tradicional irá continuar a ter efeitos ambientais significativos, principalmente no clima. O transporte, britagem e processamento de rochas consome muita energia; o setor da mineração é responsável por 6% do consumo mundial de energia e por 22% das emissões industriais globais. Apesar de muitas das empresas de mineração terem começado a comprar eletricidade renovável e algumas estarem a testar transportes alternativos, como camiões movidos a hidrogénio, o setor continua a depender em grande parte dos combustíveis fósseis para alimentar as suas máquinas pesadas e instalações sedentas de energia.

Porém, para pelo menos um dos chamados minerais críticos, o lítio, pode haver um caminho mais limpo. Usado como portador de energia nas baterias que alimentam um pouco de tudo, desde telemóveis a veículos elétricos, a procura global por lítio pode aumentar mais de 40 vezes até 2040 se o mundo mudar rapidamente dos veículos movidos a gasolina para os elétricos.

Durante décadas, os investigadores exploraram a possibilidade de extrair lítio das salmouras geotérmicas – águas quentes e ricas em minerais que algumas centrais geotérmicas trazem à superfície vindas das profundezas da Terra para produzir energia. A ideia, diz Michael Whittaker, investigador do Centro de Inovação em Pesquisa e Recursos de Lítio, do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA, é alimentar todo o processo de extração de lítio através de energia geotérmica livre de carbono. A remoção de lítio das salmouras geotérmicas também pode usar muito menos água do que as enormes lagoas de evaporação ao ar livre que são usadas para concentrar o lítio das águas mais rasas ricas em minerais que se escondem sob as salinas na Argentina e no Chile.

Há barreiras enormes para ultrapassar antes de se conseguir obter enormes quantidades de lítio através do processo geotérmico. Michael Whittaker diz que o teor de lítio nas salmouras geotérmicas é “relativamente baixo” em comparação com o que acontece na América do Sul. Nas salmouras geotérmicas, há outros elementos como o sódio e o potássio que têm tendência para estar presentes em concentrações muito maiores do que o lítio, interferindo na sua extração. Atualmente, diz Michael Whittaker, os operadores das centrais geotérmicas trazem salmoura quente para a superfície e injetam a salmoura gasta de regresso no subsolo muito mais depressa do que se consegue extrair lítio, o que significa que este processo pode ser mais eficaz.

Apesar dos desafios técnicos e dos contratempos ao nível comercial, o DOE e os seus parceiros do setor privado acreditam que este método geotérmico é promissor. No sul da Califórnia, as estimativas feitas com base em medições da química e volume de salmoura sugerem que uma enorme quantidade de lítio está à espreita sob um lago extremamente salgado, conhecido por Mar de Salton.

“Independentemente do processo, há muito lítio [por baixo do Mar de Salton] que pode alimentar as baterias dos veículos elétricos nos EUA até ao resto da década”, diz Michael Whittaker. “E provavelmente durante muitas décadas.”

Resíduos de mineração

Alguns investigadores e empresas acreditam que os recursos necessários para a transição energética podem ser encontrados nos resíduos de minas antigas e abandonadas.

Entre estas empresas está a Nth Cycle, uma startup que desenvolveu tecnologia para extrair metais para baterias como cobalto, níquel e manganês a partir dos resíduos da mineração, dos minérios de baixo teor e da tecnologia em fim de vida, incluindo as baterias dos veículos elétricos. A tecnologia central desta empresa, chamada “eletro-extração”, não usa qualquer um dos químicos agressivos ou fornos de alta temperatura que são frequentemente encontrados nas operações de mineração e reciclagem – só usa eletricidade, que pode vir de fontes renováveis. Os metais são removidos seletivamente da rocha triturada e liquefeita, passando os resíduos da mineração através de uma série de filtros eletrificados à base de carbono que a fundadora e CEO da empresa, Megan O'Connor, compara a filtros gigantes de água.

Megan O'Connor, que otimizou o processo de extração de metais enquanto terminava o doutoramento antes de fundar a Nth Cycle em 2017, diz que os sistemas de filtragem de 27.885 metros quadrados da empresa podem ser transportados para locais de mineração. No local, segundo os dados da empresa, é possível extrair até 95% dos metais restantes a partir dos materiais considerados resíduos. A empresa, que angariou 12.5 milhões de dólares numa campanha em fevereiro de 2022, planeia anunciar os seus primeiros clientes de mineração ainda este ano.

Há quase uma década que o Departamento de Energia dos EUA está a investigar se os elementos de terras raras – um grupo de elementos metálicos quimicamente reativos usados nas turbinas eólicas ao largo da costa, nos motores de veículos elétricos e em semicondutores – podem ser colhidos nos resíduos das minas de carvão, como nas cinzas do carvão. Em fevereiro, o DOE anunciou planos para construir uma instalação de extração e separação no valor de 140 milhões de dólares para demonstrar este conceito à escala comercial. Douglas Hollett diz que esta é uma oportunidade “emocionante” para perceber se as centenas de locais com resíduos de carvão que precisam urgentemente de limpeza também podem fornecer algo de valor.

“Quer seja um lago de cinzas ou uma situação de drenagem persistente de uma mina ácida, isto também acaba por lidar com os resíduos já existentes”, diz Douglas Hollett. “Também há aqui o conceito de remediar a situação.”

Descarbonização profunda

Quando os mineiros extraem tudo de valor das rochas, os resíduos, que geralmente são tóxicos, costumam ser enterrados no local. Contudo, se a operação de mineração tiver ocorrido em determinados tipos de rocha – as chamadas rochas ultramáficas, que têm um alto teor de magnésio e muita alcalinidade – esses resíduos têm o potencial de absorver carbono do ar.

local de mineração, Colúmbia Britânica
Esquerda: Superior:

Monitorização e verificação de processos num potencial local de mineração em Atlin, na Colúmbia Britânica, no território tradicional da Primeira Nação Tlingit do Rio Taku.

Fotografia por Andrew Mattock
Direita: Fundo:

Medição da absorção de CO2 num antigo local de mineração na Colúmbia Britânica.

Fotografia por Bethany Ladd

“Os resíduos de minas ultramáficas com que trabalhamos consomem CO2 da atmosfera e transformam esse CO2 numa forma mineral sólida”, diz Greg Dipple, professor de geologia na Universidade da Colúmbia Britânica. “Esta é a forma mais durável e permanente de armazenamento de carbono.”

A investigação de Greg Dipple mostra que os resíduos de minas ultramáficas podem sequestrar dezenas de milhares de toneladas de CO2 por ano. Mas Greg acrescenta que este processo pode ser bastante melhorado com intervenções relativamente simples e de baixo custo, como agitar os resíduos para expor a rocha fresca ao ar e adicionar ou remover água dos resíduos em pó. Juntamente com a utilização de energia renovável,  hidrogénio e a adoção de veículos elétricos, Greg Dipple acredita que esta forma de captura de carbono tem o potencial para tornar algumas minas negativas em carbono – o que significa que extraem mais CO2 do ar do que produzem.

Em 2021, Greg Dipple e vários colegas fundaram a Carbin Minerals, uma startup que visa comercializar esta tecnologia. A Carbin Minerals, empresa focada em parcerias com mineradores de níquel que trabalham em rochas ultramáficas, está atualmente a negociar acordos de parceria com várias minas. Em abril, esta startup foi nomeada uma das 15 vencedoras do concurso XPRIZE Carbon Removal de Elon Musk. Todas as equipas vencedoras tiveram de demonstrar uma forma de a sua tecnologia extrair milhares de milhões de toneladas de CO2 do ar. Greg Dipple diz que o prémio de 1 milhão de dólares recebido pela Carbin Minerals vai ajudar a acelerar a investigação, que ainda está no estágio inicial, sobre o uso desta tecnologia numa gama mais vasta de rochas.

“Levando em conta o aumento que se prevê na procura de metais para baterias, é um caminho para esta técnica poder funcionar a uma escala de milhares de milhões de toneladas por ano”, diz Greg Dipple.

‘Tão sustentável quanto possível’

Apesar de as novas tecnologias oferecerem a esperança de que as minas do futuro poderão vir a ser ambientalmente mais sustentáveis, muitas destas inovações ainda estão a anos de poderem ser aplicadas à escala comercial – caso seja possível. E as abordagens de mineração mais limpas são apenas uma peça do puzzle: também é preciso melhorar consideravelmente a reciclagem dos metais dos painéis solares mortos, as baterias dos veículos elétricos e outras tecnologias para reduzir a necessidade de futura mineração. E também vai ser necessário uma regulamentação mais rígida para garantir que, onde quer que a mineração seja expandida para responder à procura crescente por metais, esse processo é feito com o consentimento das comunidades locais e de uma forma que beneficie diretamente essas mesmas comunidades.

Os impactos da mineração nunca irão ser zero, diz Holly Bridgwater, mas a indústria pode fazer muito melhor – e tem a responsabilidade de tentar fazer muito melhor.

“Em última análise, a mineração trata-se da extração de materiais. E isso vai exigir sempre energia; vai deixar sempre alguma forma de pegada. O nosso objetivo deve ser: tão sustentável quanto possível.”


Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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