Metais de Terras Raras: A Magia por Trás dos Elementos Cotidianos

Terras Raras

Metais de Terras Raras: A magia por trás dos elementos cotidianos é sobre esses elementos que fazem nossa vida moderna ser melhor. Então, você já ouviu falar em “metais de terras raras”? Apesar do nome, esses elementos não são tão raros quanto parecem. Na verdade, é provável que você esteja utilizando alguns deles agora mesmo. Em princípio, eles são essenciais para uma variedade de dispositivos do dia a dia, desde tablets e TVs até carros híbridos e turbinas eólicas. Assim, esses elementos desempenham papéis cruciais em nossa vida cotidiana. Surpreendentemente, vários deles são bastante comuns, como é o caso do cério, o 25º elemento mais abundante na Terra.

Então, por que são chamados de “raros” se são, na verdade, relativamente comuns? O termo faz referência à sua natureza elusiva, já que esses 17 elementos raramente existem em forma pura. Em vez disso, misturam-se difusamente com outros minerais no subsolo, tornando sua extração dispendiosa.

A grande desvantagem das Terras Raras

Infelizmente, essa não é a única desvantagem. A mineração e o refino dos metais de terras raras geram impactos ambientais significativos, levando a maioria dos países a negligenciar suas próprias reservas, mesmo com a crescente demanda. Desde a década de 1990, a China tem sido a principal exceção, dominando o comércio global ao explorar intensivamente esses elementos e lidar com seus subprodutos ácidos e radioativos. Essa é a razão pela qual os EUA, apesar de possuírem grandes depósitos, ainda obtêm 92% de seus metais de terras raras da China.

Essa dependência não era um problema até que a China começou a apertar seu controle sobre esses elementos. O país impôs limites comerciais em 1999, e suas exportações diminuíram 20% de 2005 a 2009. Em 2010, durante uma disputa com o Japão, as exportações despencaram, apertando ainda mais o fornecimento global.

Em 2019, a China foi responsável por 80% das importações de metais de terras raras, de acordo com o Serviço Geológico dos EUA. No entanto, recentemente, a administração dos EUA e o Departamento de Energia destacaram os metais de terras raras como prioridades na cadeia de abastecimento doméstica, à medida que delineiam políticas ambiciosas relacionadas ao clima e à tecnologia.

Mas afinal, o que torna os metais de terras raras tão únicos? Para responder a essas e outras perguntas, confira a visão geral destes 17 metais misteriosos a seguir.

Uma Raça Rara: O Encanto dos Metais de Terras Raras

A atratividade dos metais de terras raras reside na capacidade de desempenhar tarefas obscuras e altamente específicas. O európio, por exemplo, fornece fósforo vermelho para TVs e monitores de computador, sem substituto conhecido. O cério domina a indústria de polimento de vidro, sendo “virtualmente todos os produtos de vidro polidos” dependentes dele, segundo o Serviço Geológico dos EUA.

Os ímãs permanentes também desempenham um grande papel nos metais de terras raras. Sua leveza e alta força magnética possibilitaram a miniaturização de uma ampla gama de peças eletrônicas, incluindo muitas usadas em eletrodomésticos, equipamentos de áudio/vídeo, computadores, carros e equipamentos militares. Inovações como drives jump de vários gigabytes e drives de DVD provavelmente não existiriam sem ímãs de terras raras, frequentemente feitos de uma liga de neodímio, mas também podem conter praseodímio, samário, gadolínio ou disprósio.

Embora a produção de metais de terras raras possa causar uma série de problemas ambientais, eles também têm um lado ecológico. São vitais para conversores catalíticos, carros híbridos e turbinas eólicas, além de lâmpadas fluorescentes eficientes em energia e sistemas de refrigeração magnética. Sua baixa toxicidade é uma vantagem, com baterias de lantânio-níquel-hidreto substituindo lentamente os tipos mais antigos que usam cádmio ou chumbo. Pigmentos vermelhos de lantânio ou cério também estão substituindo corantes que contêm várias toxinas.

Um Legado Tóxico

Muitas tecnologias verdes dependem dos metais de terras raras, mas ironicamente, os produtores desses elementos têm uma longa história de prejudicar o meio ambiente para obtê-los. Como muitas indústrias que processam minérios minerais, eles acabam gerando subprodutos tóxicos conhecidos como “rejeitos”, que podem estar contaminados com urânio e tório radioativos. Na China, esses rejeitos são frequentemente despejados em “lagos de terras raras”, causando uma série de efeitos adversos.

No entanto, pode haver uma maneira de reduzir a demanda por novas minerações: a reciclagem de metais de terras raras. As políticas de exportação da China levaram algumas empresas japonesas a reciclar esses elementos, como a Mitsubishi, que estuda o custo de reutilizar neodímio e disprósio de máquinas de lavar e condicionadores de ar. A Hitachi, que utiliza até 600 toneladas de metais de terras raras por ano, planeja que a reciclagem atenda a 10% de suas necessidades. Recentemente, a ONU lançou um projeto para rastrear “e-lixo”, como celulares e TVs descartados, com a esperança de impulsionar a reciclagem não apenas de metais de terras raras, mas também de ouro, prata e cobre. No entanto, até que esses programas se tornem mais econômicos, os EUA e outros países provavelmente continuarão testando quão raros – e quão seguros – são realmente os metais de terras raras.

Roster de Terras Raras

Aqui está uma visão mais detalhada de algumas das maneiras como cada elemento de terras raras é utilizado:

Escândio:

Adicionado às lâmpadas de vapor de mercúrio para fazer com que sua luz se pareça mais com a luz solar. Também usado em certos tipos de equipamentos esportivos – incluindo tacos de beisebol de alumínio, quadros de bicicletas e bastões de lacrosse – bem como células de combustível.

Ítrio:

Produz cor em muitos tubos de imagem de TV. Também conduz microondas e energia acústica, simula gemas de diamante e fortalece cerâmicas, vidros, ligas de alumínio e ligas de magnésio, entre outros usos.

Lantânio:

Uma das várias terras raras usadas para fabricar lâmpadas de arco de carbono, que a indústria de cinema e TV usa para luzes de estúdios e projetores. Também encontrado em baterias, pederneiras de isqueiros e tipos especializados de vidro, como lentes de câmeras.

Cério:

O mais difundido de todos os metais de terras raras. Usado em conversores catalíticos e combustíveis diesel para reduzir a velocidade dos veículos. emissões de monóxido de carbono. Também usado em lâmpadas de arco de carbono, isqueiros de pedra, polidores de vidro e fornos autolimpantes.

Praseodímio:

Usado principalmente como agente de liga com magnésio para produzir metais de alta resistência para motores de aeronaves. Também pode ser usado como amplificador de sinal em cabos de fibra óptica e para criar o vidro duro dos óculos de soldador.

Neodímio:

Usado principalmente para fazer poderosos ímãs de neodímio para discos rígidos de computadores, turbinas eólicas, carros híbridos, fones de ouvido e microfones. Também usado para colorir vidros e fazer pederneiras mais leves e óculos de soldador.

Promécio:

Não ocorre naturalmente na Terra; deve ser produzido artificialmente através da fissão do urânio. Adicionado a alguns tipos de tinta luminosa e microbaterias movidas a energia nuclear, com potencial uso em dispositivos portáteis de raios X.

Samário:

Misturado com cobalto para criar um ímã permanente com a maior resistência à desmagnetização de qualquer material conhecido. Crucial para construir empresas “inteligentes” mísseis; também usado em lâmpadas de arco de carbono, pederneiras mais leves e alguns tipos de vidro.

Európio:

O mais reativo de todos os metais de terras raras. Usado durante décadas como fósforo vermelho em aparelhos de TV – e mais recentemente em monitores de computador, lâmpadas fluorescentes e alguns tipos de lasers – mas por outro lado tem poucas aplicações comerciais.

Gadolínio:

Usado em algumas barras de controle em usinas nucleares. Também usado em aplicações médicas, como ressonância magnética (MRI), e industrialmente para melhorar a trabalhabilidade do ferro, cromo e vários outros metais.

Térbio:

Usado em algumas tecnologias de estado sólido, desde sistemas avançados de sonar até pequenos sensores eletrônicos, bem como células de combustível projetadas para operar em altas temperaturas. Também produz luz laser e fósforo verde em tubos de TV.

Disprósio:

Usado em algumas barras de controle em usinas nucleares. Também usado em certos tipos de lasers, iluminação de alta intensidade e para aumentar a coercividade de ímãs permanentes de alta potência, como aqueles encontrados em veículos híbridos.

Hólmio:

Tem a maior força magnética de qualquer elemento conhecido, tornando-o útil em ímãs industriais, bem como em algumas hastes de controle nuclear. Também usado em lasers de estado sólido e para ajudar a colorir zircônia cúbica e certos tipos de vidro.

Érbio:

Usado como filtro fotográfico e como amplificador de sinal (também conhecido como “agente dopante”) em cabos de fibra óptica. Também usado em algumas hastes de controle nuclear, ligas metálicas e para colorir vidros e porcelanas especializados em óculos de sol e joias baratas.

Túlio:

O mais raro de todos os metais de terras raras que ocorrem naturalmente. Tem poucas aplicações comerciais, embora seja utilizado em alguns lasers cirúrgicos. Depois de ser exposto à radiação em reatores nucleares, também é usado na tecnologia portátil de raios X.

Itérbio:

Usado em alguns dispositivos portáteis de raios X, mas tem uso comercial limitado. Entre suas aplicações especiais, é usado em certos tipos de lasers, medidores de tensão para terremotos e como agente dopante em cabos de fibra óptica.

Lutécio:

Restrito principalmente a usos especializados, como cálculo da idade de meteoritos ou realização de tomografia por emissão de pósitrons (PET). Também tem sido utilizado como catalisador para o processo de “craqueamento” produtos petrolíferos nas refinarias de petróleo.

Conclusão

Os metais de terras raras, embora onipresentes em nossa tecnologia cotidiana, enfrentam desafios cruciais de extração ambientalmente prejudicial. Dessa forma, apesar de sua abundância, a dependência global da China destaca a necessidade urgente de diversificação nas fontes de suprimento. Então, a reciclagem surge como uma solução promissora para reduzir a pressão da mineração e mitigar impactos negativos. Assim, a recente atenção dos EUA destaca a importância de abordagens sustentáveis. Em um futuro mais equilibrado, explorar alternativas responsáveis garantirá a acessibilidade desses elementos vitais sem comprometer nosso planeta. O fascínio dos metais de terras raras persiste, agora guiado pela responsabilidade ambiental.

Considerações finais

Então, o assunto “Metais de Terras Raras: A Magia por Trás dos Elementos Cotidianos” foi interessante? Dessa forma, você tem que acessar posts sobre a Tabela Periódica aqui no Clube da Química. De qualquer forma convidamos você a descobrir um pouco mais nos posts abaixo. Acesse ai.

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