Simon Rosental (*)
As terras raras, em inglês “rare earth elements”, não são nem “terras” e muito menos “raras”. Pelo contrário, atualmente as reservas são bastante abundantes. A título de exemplo, o túlio, elemento menos abundante, é tão comum como o bismuto e mais comum do que arsênio, cádmio, mercúrio e selênio.
As terras raras são encontradas na natureza em vários tipos de minerais, sendo que, no Brasil, o mineral utilizado industrialmente foi a monazita. As terras raras como também outros elementos tais como nióbio, tântalo, molibdênio, zircônio, titânio e outros, são conhecidos como “materiais da terceira onda”, por serem aplicados em tecnologias de ponta ou altamente sofisticados. São denominadas terras raras o conjunto de 15 elementos químicos constituídos pela família dos lantanídeos mais o ítrio, sendo eles denominados: Leves: o lantânio, cério, praseodímio e neodímio. Os médios: samário, európio e gadolínio. E os pesados: térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio e ítrio.
Alguns autores incluem o escândio e o promécio, sendo que este ocorre na natureza apenas em traços nos minerais de urânio, como consequência da fissão espontânea do U238.
A monazita foi muito importante no final do século 19 e início do século 20 por ser matéria prima para a obtenção do nitrato de tório usado em camisas de lampião, em diversos países desenvolvidos da época para iluminação pública, então a gás. Primeiramente o gás era produzido pela queima de óleo de baleia e com o advento do petróleo, a partir do querosene.
Com o início da utilização de eletricidade em iluminação pública, a monazita perdeu importância, mas com o advento da 2ª Guerra Mundial, voltou a ser importante, devido ao seu conteúdo de urânio, a ser utilizado para fins bélicos, na produção das bombas atômicas a base de urânio, como a lançada em Hiroshima.
Ao longo de décadas, desde o início do século 20, as terras raras eram usadas na forma de “mischmetal”, obtido a partir da eletrólise de sais fundidos do cloreto de terras raras cristalizado, servindo como liga pirofórica (pedra de isqueiro) e na siderurgia como agente dessulfurantes. Todavia, após a guerra, a importância do mineral passou a recair sobre os elementos de terras raras, em forma cada vez mais pura e passaram a ser utilizadas em inúmeras atividades industriais, como: “fósforos” para tubos catódicos de TV em cores; ímãs permanentes para motores miniaturizados; levitação magnética para o trem bala; ressonância magnética nuclear; cristais geradores de raios “laser”; supercondutores; absorvedores de hidrogênio, em baterias de telefones celulares, carros elétricos, catalisadores para craqueamento de petróleo em refinarias; catalisadores para indústria automotiva para a redução de poluição; ligas pirofóricas; cerâmicas especiais para indústria eletrônica; composição e polimento de vidros especiais; moderador de nêutrons, na área de reatores nucleares; avião invisível; dentre muitos outros.
No decorrer da década de 1930, muitos cientistas alemães e austríacos, de origem judaica, de altíssimo nível, fugiram dos seus países devido ao recrudescimento do nazismo. A maioria foi para os EUA, para a antiga União Soviética, Inglaterra, França, dentre outros e alguns vieram para o Brasil.
Para São Paulo veio um grupo liderado pelo Professor Doutor Paul Krumholtz, que era cientista, professor e empresário. Fundaram a empresa ORQUIMA, que como o nome indica trabalhava com materiais orgânicos. Tinham uma forte competência em produção, análise química e pesquisa e desenvolvimento. Inventaram produtos e venderam patentes de materiais somente compatíveis com a tecnologia dos países desenvolvidos.
Além disso, Paul Krumholtz se tornou professor de química de uma universidade pouco expressiva na época e que veio a se tornar a USP e junto com mais alguns professores, sendo vários deles imigrantes, legaram à universidade conhecimento inexistente no Brasil, criando as sementes daquela que viria a ser um dos gigantes universitários do País.
Em 1949, a ORQUIMA resolveu mudar de ramo, passando a trabalhar com terras raras a partir do mineral monazita, proveniente da localidade de Buena, localizada no norte do Estado do Rio de Janeiro, bem como de Guarapari, no Espírito Santo e de Cumuruxatiba, no sul da Bahia. Juntamente com a monazita eram obtidos também os minerais: ilmenita (titanato de ferro), rutilo (óxido de titânio) e zirconita (silicato de zircônio). Estes quatro minerais, obtidos simultaneamente, eram conhecidos como “minerais pesados úteis”. Processavam também o mineral ambligonita, obtendo sais de lítio, na USAM – Usina Santo Amaro/SP., em uma região, então, pouco habitada.
O período de ouro das terras raras no Brasil foi a década de 1950, sendo a empresa e seus dirigentes respeitados no mercado interno, no exterior e no meio acadêmico.
As etapas da produção de terras raras no Brasil foram as seguintes:
- Prospecção e pesquisa mineral;
- Lavra;
- Tratamento Físico de minérios (TFM) que inclui o processamento do minério, separando o concentrado pesado (monazita + zirconita + ilmenita+ rutilo) da fração leve (sílica) e, em uma unidade com equipamentos eletrostáticos, eletromagnéticos e gravimétricos, separar cada um dos minerais pesados úteis;
- Tratamento Químico da Monazita (TQM), para produzir compostos de terras raras; e
- Pesquisa e desenvolvimento
A cronologia dos eventos relacionados à história da produção de terras raras no Brasil pode ser dividida em quatro fases:
A Primeira Fase, na década de 1950 e denominada APOGEU, com o início da produção de terras raras e a de seus de compostos no Brasil, em 1949 na USAM, a partir da monazita, gerada na Usina de Praia – UPRA, localizada em Buena, no município de São Francisco de Itabapoana, no norte do Estado do Rio de Janeiro, como também em Guarujá, Espírito Santo e Cumuruxatiba, no sul da Bahia.
As características das unidades no período foram: a implantação e operação do Tratamento Químico da Monazita, dentro dos melhores padrões tecnológicos, em nível mundial, tanto em operações quanto em processos unitários da indústria química; a fabricação de produtos de alta qualidade e com reprodutibilidade; a grande ênfase na área de pesquisa e desenvolvimento, apresentando resultados práticos importantes, com a colocação no mercado de novos produtos; e a pesquisa e desenvolvimento para urânio e tório. Somam-se a essas, a projeção nacional e internacional com uma equipe técnica que gozava de grande prestígio, tanto no meio industrial quanto no científico, além da formação de vários profissionais que lá estagiaram, inclusive da Rhöne-Poulenc atual Rhodia da França e, atualmente, uma das mais importantes produtoras de terras raras do mundo. Estes profissionais tornaram-se técnicos de elevada formação em operação, desenvolvimento de processos e controle analítico. A maioria prestou relevantes serviços em outras empresas e centros de pesquisa.
A Segunda Fase, nas décadas de 1960, 1970 e 1980, denominadas de ESTAGNAÇÃO, pois, em 1960, devido à presença de urânio e tório na monazita, elementos considerados estratégicos, ocorreu a estatização da ORQUÍMA, sendo suas atividades assumidas pela Comissão Nacional de Energia Nuclear – CNEN.
Em 1975, foi fundada a NUCLEBRÁS e em 1976 criada a NUCLEMON, subsidiária que passa a ser responsável pela atividade. Porém, em 1988, a NUCLEBRÁS foi extinta e sucedida pelas Indústrias Nucleares do Brasil – INB.
Nesse período, ocorreram poucas evoluções tecnológicas e raros investimentos e, quando aconteciam, eram de forma tardia. Houve também uma estagnação das atividades de pesquisa e desenvolvimento, em descompasso com os países que atualmente são os detentores de tecnologia. Simultaneamente, foram suspensas as atividades de prospecção e pesquisa mineral. Essa época foi marcada pela falta de formação, atualização e treinamento das equipes técnicas; pela deficiência em engenharia e por unidades cada vez mais obsoletas, com o passar do tempo.
A Terceira Fase, na década de 1990, denominada TENTATIVA DE RECUPERAÇÃO.
Desde 1990 foi iniciado o salto tecnológico com o desenvolvimento do processo para obtenção dos óxidos individuais de terras raras em elevados graus de pureza, a partir de concentrados de terras raras produzido no TQM, em conjunto com o Instituto de Engenharia Nuclear – IEN.
Em julho de 1992, a NUCLEMON paralisa suas atividades industriais em São Paulo, devido a problemas ambientais dos rejeitos de tório e urânio, pois o crescimento da cidade de São Paulo envolveu a USAM por uma vizinhança ativa de centros residenciais, comerciais e bancários, o que a isolou em local de alto valor imobiliário (Brooklin Paulista), tornando incompatível a presença de uma unidade industrial naquela região, notadamente pela existência de subprodutos radioativos. Todavia, mantém o desenvolvimento do processo para obtenção dos óxidos individuais de terras raras e inicia a implantação da Unidade de Demonstração de Extração por Solventes “UDES”, em Buena.
Em novembro de 1993 começa a operação da UDES, utilizando matérias primas estocadas, que vai até outubro de 1996, encerrando-se os trabalhos, uma vez que a tecnologia estava consolidada e, finalmente, em março de 1994, foi extinta a NUCLEMON e suas atividades assumidas pela holding, INB.
No período compreendido entre 1994 e 1998, efetuam-se estudos objetivando a retomada das atividades de tratamento físico e químico de minérios, com melhorias e otimizações, e as decisões, quanto às reativações, tomadas com base em estudos de viabilidade. Buena voltou a produzir em 1996, já contando com o aporte de novos equipamentos introduzindo melhorias nas unidades. O novo TQM foi implantado nas instalações desativadas da usina de concentrado de urânio em Caldas, sul de Minas Gerais, em 1998/1999.
Uma vez que as reservas de monazita já estavam se tornando escassas, de 1997 a 2001 foi desenvolvido, com pleno êxito, trabalho em conjunto com a Ultafértil/Fosfértil, dona da reserva de terras raras do Córrego do Garimpo situada em Catalão/GO, para viabilizar uma enorme reserva, para lavra, tratamento físico e tratamento químico.
Entre as características das unidades nesse período, estão: o êxito no salto tecnológico com o desenvolvimento do processo para obtenção dos óxidos individuais de terras raras em elevados graus de pureza, a partir de concentrados, em conjunto com o IEN; a decisão de reativar o TQM com base em estudo de viabilidade, da mesma forma como ocorreu em Buena; o desenvolvimento de tecnologia alternativa; e a seleção apropriada do novo sítio, aproveitando as instalações e a infraestrutura da INB, em Caldas.
Além destas: a conjugação da escolha do sítio e a nova tecnologia, que resultou na redução do investimento de R$ 16 milhões para cerca de R$ 2 milhões; a definição dos produtos a serem fabricados, em uma primeira etapa, em função do mercado nacional e da promoção de Programa de Qualidade, visando a garantia das especificações dos produtos, bem como sua reprodutibilidade.
A implantação da unidade ocorreu conforme o cronograma físico e financeiro previsto e de acordo com o estudo de viabilidade e a previsão de resultado econômico-financeiro apontou uma taxa interna de retorno atrativa.
A Quarta Fase, na década de 2000, ou FRUSTRAÇÃO, quando o TQM estava pronto para operar em janeiro de 1999. Mas, lamentavelmente, os órgãos ambientais só liberaram a licença em julho de 2004 quando não era mais esperada, ou seja, com atraso de quase cinco anos e meio.
A equipe técnica que recebeu a incumbência de processar a pré-operação não conseguiu êxito. Eram técnicos remanescentes da produção de urânio, sem qualquer experiência com terras raras. A equipe técnica que participou de toda a jornada já estava afastada do projeto, seja por aposentadoria, mudança de atividade ou mudança de emprego.
Quanto ao futuro, fica a dúvida em relação à continuidade do projeto. Cabe lembrar que todo empenho em alcançar a tecnologia consolidada na UDES, materiais para as tecnologias sensíveis, tornou-se incerto.
Mais uma vez o país perdeu o “bonde da história”.
A situação atual e as perspectivas para o Brasil, a despeito de dispor de uma das maiores reservas de terras raras do mundo são muito pequenas, pois, em um projeto minero-químico, é fundamental que se tenha como primeira etapa a prospecção e pesquisa mineral, para que o empresário esteja seguro de que possui reservas minerais em abundância e que o projeto garanta viabilidade técnica e econômica.
Todavia a prospecção e pesquisa mineral custa caro e os resultados podem ser bons ou ruins. Isso desestimula que essa fundamental etapa seja executada.
O Brasil, como país em desenvolvimento, consome pequenas quantidades de terras raras e de baixo conteúdo tecnológico e valor agregado.
De forma similar à prospecção e pesquisa mineral, outra etapa fundamental é a Pesquisa e Desenvolvimento P&D, para que se chegue a produtos de elevado conteúdo tecnológico e valor agregado. No caso das terras raras seriam os óxidos individuais em elevados graus de pureza e as ligas metálicas. Essa etapa também custa caro e os resultados podem ser bons ou ruins, o que desestimula investimentos
Como resultado, o Brasil, no máximo tem condição de vender mineral a USD/ton, ou concentrado a USD/Kg. Os países desenvolvidos agregam tecnologia e geram produtos que valem USD/g.
No caso, quem tem somente riquezas minerais em abundância ganha migalhas, enquanto quem tem ciência, tecnologia e inovação ganha muito. Assim, o Brasil, para ganhar muito, precisa investir em prospecção e pesquisa mineral bem como em P&D. Se fizer isto, em poucas décadas, passa a integrar o seleto grupo de países desenvolvidos.
Este conceito não se aplica apenas a terras raras e o Brasil é um dos raros países do mundo com massa crítica para se tornar uma grande potência.
(*) Engenheiro Químico e ex-Diretor Industrial da Nuclemon.
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Excelente!