Existem 17 elementos de terras raras na tabela periódica, mas um nome melhor para eles seria “terras problemáticas”. Aqui está o porquê.
Com informações de Live Science.
Os elementos de terras raras têm uma série de propriedades úteis que os tornam muito procurados pelas indústrias de tecnologia e energia. Esta coleção de 17 metais inclui os 15 elementos metálicos encontrados na parte inferior da tabela periódica, bem como os elementos ítrio e escândio.
Os mais valiosos são o neodímio, o praseodímio, o térbio e o disprósio, que atuam como ímãs miniaturizados superfortes, um componente vital da eletrônica, incluindo smartphones, baterias de carros elétricos e turbinas eólicas. No entanto, o seu fornecimento global limitado é uma grande preocupação para os governos e as empresas que precisam destes metais para continuarem a fabricar todo o tipo de produtos essenciais modernos.
Mas por que os elementos de terras raras são tão raros?
Acontece que eles não são tão raros. Um estudo do Serviço Geológico dos EUA sobre a “abundância de cristais” de diferentes elementos – ou seja, quanto está disponível se calcularmos a média da crosta terrestre – descobriu que a maioria das terras raras “estão na mesma ordem de grandeza que os metais comuns como o cobre e o zinco, “Aaron Noble, professor e chefe do Departamento de Mineração e Engenharia Mineral da Virginia Tech, disse ao Live Science. “Eles certamente não são tão raros quanto metais como prata, ouro e platina”.
Embora os elementos sejam bastante comuns, são muito difíceis de extrair de suas fontes naturais.
“As ‘terras problemáticas’ teriam sido um nome melhor”, disse Paul Ziemkiewicz, diretor do West Virginia Water Research Institute, ao WordsSideKick.com. “O problema é que eles simplesmente não estão tão concentrados em um só lugar. Existem cerca de 300 miligramas por quilograma [0,005 onças por libra] de terras raras em todo o xisto nos Estados Unidos. Isso é o que você obteria se cavasse um buraco no seu quintal.”
Normalmente, os metais concentram-se na crosta terrestre devido a diferentes processos geológicos, como fluxo de lava, atividade hidrotérmica e formação de montanhas. No entanto, a química incomum dos elementos de terras raras significa que estes metais geralmente não se reúnem sob estas condições extraordinárias. Consequentemente, vestígios destes elementos estão espalhados por todo o planeta, tornando a mineração destes materiais particularmente ineficiente.
Ocasionalmente, condições subterrâneas extremamente ácidas podem aumentar ligeiramente a quantidade de elementos de terras raras presentes em certas áreas. Mas encontrar esses locais enriquecidos e indescritíveis é apenas o primeiro desafio.
Na natureza, os metais existem como compostos chamados minérios, que contêm partículas metálicas ligadas a outras substâncias não metálicas (chamadas contra-íons) por fortes ligações iônicas. Para obter o metal puro, essas ligações devem ser quebradas e os contra-íons removidos — mas a dificuldade dessa separação depende do metal e do contra-íon em questão.
Podem existir minérios para todos os tipos de metais, não apenas para elementos de terras raras. Por exemplo, cobre e ferro também podem formar minérios.
“O minério de cobre geralmente ocorre como um sulfeto. Você aquece o minério até o ponto em que ele elimina os sulfetos como um gás e o cobre puro cai no fundo do vaso de reação. É uma extração bastante fácil”, explicou Ziemkiewicz. “Outros, como os óxidos de ferro, precisam de um aditivo para liberar o metal. Mas as terras raras são muito mais complicadas de separar.”
Os metais de terras raras têm naturalmente três cargas positivas e formam ligações iônicas incrivelmente fortes com contra-íons de fosfato, cada um possuindo três cargas negativas. O processo de extração deve, portanto, superar a atração muito forte entre o metal positivo e o fosfato negativo – uma tarefa nada fácil.
“É uma cadeia de fornecimento muito longa e complicada para o metal puro”, disse Noble. “Os minérios de terras raras são minerais quimicamente muito estáveis – é preciso colocar muita energia e intensidade química neles para quebrá-los. Muitas vezes, esse processo usa um pH muito baixo, condições muito agressivas e temperaturas muito altas, porque essas ligações que mantêm os minérios juntos é muito forte.”
É essa dificuldade de extrair o elemento puro que dá nome aos elementos de terras raras. Alguns investigadores estão a trabalhar em novos métodos para reciclar e extrair estes metais valiosos de equipamentos eletrônicos antigos e de resíduos industriais, para reduzir a pressão sobre os atuais fornecimentos; outros estão a tentar reproduzir as propriedades magnéticas e electrónicas invulgares em novos compostos para fornecer uma alternativa a estes metais indescritíveis e que poderiam conduzir a compostos mais acessíveis e produzidos pelo homem que se comportam como elementos de terras raras.
Por enquanto, porém, não há substituto para as problemáticas terras raras, mesmo com a demanda disparando.
