Como os elementos de terras raras podem ser reciclados a partir de ímãs
A tecnologia que permite a recuperação de elementos de terras raras, como o neodímio, de ímãs está sendo desenvolvida no projeto NEO-CYCLE, na Alemanha, por pesquisadores do Fraunhofer IKTS e da TU Bergakademie Freiberg. Tais ímãs são utilizados, entre outras coisas, em veículos elétricos e turbinas eólicas, e, por meio dessas novas tecnologias, podem ser reciclados na Europa para outras indústrias, incluindo a farmacêutica e a economia do hidrogênio.
Imagem: Fraunhofer IKTS
Como já foi notícia em todo o mundo nos últimos anos, os elementos de terras raras são essenciais para a indústria manufatureira, mas costumam ser importados por meio de processos complexos, criando dependências geopolíticas problemáticas. Um exemplo disso é o metal de terras raras neodímio, cujo 90% é processado na China. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologias e Sistemas Cerâmicos (IKTS), em colaboração com seu parceiro do projeto TU Bergakademie Freiberg e outros envolvidos, estão aprimorando métodos de reciclagem para recuperar elementos de terras raras de ímãs antigos.
Os pesquisadores estão focando nos ímãs de neodímio, que a equipe da Fraunhofer considera entre os ímãs permanentes mais fortes do mundo. O instituto ressalta que a combinação de neodímio, ferro e boro é utilizada em veículos elétricos, bem como em turbinas eólicas e em produtos eletrônicos como alto-falantes, smartphones e discos rígidos. A demanda global por ímãs permanentes está em ascensão, com estimativas indicando uma taxa de crescimento anual de até 8,3 por cento. Conforme apontam os parceiros da pesquisa, é muito importante reciclar em casa elementos de terras raras de difícil obtenção, como o neodímio, mas isso também envolve processos muito complexos.
A reutilização do neodímio para novos ímãs requer um nível muito alto de pureza. De acordo com a Fraunhofer IKTS, os ímãs na Europa são atualmente coletados no final de seu primeiro uso e enviados para a China para serem reprocessados lá.
No projeto da UE NEO-CYCLE, 23 parceiros estão desenvolvendo processos para extrair matérias-primas valiosas dentro da Europa. A Dra. Sandra Pavón, chefe do grupo de Reciclagem Hidrometalmúrgica e Química de Matérias-Primas da Fraunhofer IKTS, afirma: “Nosso objetivo é recuperar elementos de terras raras de resíduos eletrônicos e utilizá-los em produtos de alto valor, como fertilizantes ecológicos, e na produção de medicamentos. Isso permitirá fechar o ciclo dos materiais, proteger o meio ambiente e ajudar a reduzir a dependência global de recursos estratégicos”, explica ela.
O processo de upcycling é possível para vários tipos de ímãs. No projeto NEO-CYCLE, a atenção está voltada para unidades de disco rígido (HDDs), ou seja, discos rígidos de computadores e laptops descartados que contêm ímãs de neodímio. “Estamos testando dois métodos para processar os ímãs – cloração em estado sólido e processos eletroquímicos – para determinar a tecnologia mais adequada”, explica Pavón.
No processo de cloração de estado sólido, o parceiro do projeto TU Bergakademie Freiberg adiciona cloreto de amônio em vez do ácido clorídrico convencional à mistura de neodímio-boro-ferro proveniente dos resíduos e a converte diretamente em cloretos metálicos e solução de amônia de alta pureza por meio de um processo térmico. O método já está patenteado e é utilizado em lâmpadas fluorescentes. Atualmente, os pesquisadores estão testando se essa abordagem também pode ser aplicada à reciclagem de ímãs. Os resultados mostram que os cloretos metálicos podem ser dissolvidos com muito mais eficiência a partir do material do ímã, permitindo a extração quase completa dos metais com um consumo químico relativamente baixo.
No segundo método testado, os pesquisadores introduzem resíduos magnéticos em pó em uma célula eletroquímica. Um eletrólito, como ácido sulfúrico diluído, atua como meio de reação para os processos eletroquímicos. Primeiro, é extraída das magnetos uma solução de boro, que posteriormente é concentrada. Essa solução pode ser utilizada nas indústrias química e farmacêutica.
Os pesquisadores da Fraunhofer IKTS então separam ainda mais os produtos obtidos a partir dos dois processos, aplicando sua expertise em separação de metais e tratamento de águas de processo. Sandra Pavón e sua equipe utilizam um processo hidrometalmúrgico seletivo para extrair primeiro o neodímio e o ferro. Depois disso, os sais metálicos podem ser obtidos em sua forma pura. As substâncias separadas são posteriormente aprimoradas pelos parceiros do projeto e fornecidas não apenas às indústrias química e farmacêutica, mas também a setores como a economia do hidrogênio e a indústria de fertilizantes.
O projeto NEO-CYCLE é financiado pela União Europeia no âmbito do programa Horizon Europe. O projeto tem duração de quatro anos e deve resultar, entre outras coisas, na criação de uma planta piloto. Sandra Pavón resume: “O processo começa com produtos que chegaram ao fim do seu ciclo de vida. No final, poderemos fornecer quatro setores industriais diferentes com matérias-primas recicladas valiosas.”