Quão raros são, de fato, os elementos de terras raras?

Os elementos de terras raras, um grupo de 17 metais, são relativamente abundantes na crosta terrestre, mas sua extração é extremamente difícil.

O neodímio é um dos elementos de terras raras mais difíceis de extrair. Foto: RHJ/Getty — O neodímio é um dos elementos de terras raras mais difíceis de extrair. Foto: *RHJ/Getty*

Os elementos de terras raras possuem muitas propriedades úteis, o que os torna muito procurados nas indústrias de energia e tecnologia. Este grupo compreende 17 metais, incluindo 15 metais no final da tabela periódica, juntamente com ítrio e escândio.

Os elementos mais valiosos são o neodímio, o praseodímio, o térbio e o disprósio, que atuam como ímãs em miniatura extremamente potentes, componentes cruciais em dispositivos eletrônicos como smartphones, baterias de veículos elétricos e turbinas eólicas. No entanto, a oferta limitada de elementos de terras raras é uma grande preocupação para empresas e governos na produção desses itens essenciais da era moderna.

Os elementos de terras raras não são, na verdade, tão raros assim. De acordo com uma pesquisa do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) sobre a abundância cristalina de diferentes elementos (a disponibilidade média na crosta terrestre), a maioria dos elementos de terras raras está presente em quantidades aproximadamente iguais às de metais comuns como cobre e zinco. "Eles certamente não são tão raros quanto metais como prata, ouro ou platina", disse Aaron Noble, professor da Universidade Politécnica da Virgínia.

No entanto, extraí-los de fontes naturais é extremamente difícil. "O problema é que eles não estão concentrados em um só lugar. Existem cerca de 300 miligramas de elementos de terras raras em cada quilograma de xisto nos Estados Unidos", disse Paul Ziemkiewicz, diretor do Instituto de Pesquisa da Água da Virgínia Ocidental.

Normalmente, os metais se concentram na crosta terrestre devido a diversos processos geológicos, como fluxos de lava, atividade hidrotermal e formação de montanhas. No entanto, as propriedades químicas incomuns dos elementos de terras raras fazem com que eles geralmente não se concentrem nessas condições específicas. Traços de terras raras estão dispersos pelo planeta, tornando sua extração menos eficiente.

Ocasionalmente, ambientes subterrâneos ácidos podem aumentar ligeiramente os níveis de elementos de terras raras em certos locais. No entanto, encontrar esses locais é apenas o primeiro desafio.

Na natureza, os metais existem como misturas chamadas minérios, contendo moléculas metálicas ligadas a outros não metais (anti-íons) por fortes ligações iônicas. Para obter o metal puro, essas ligações devem ser quebradas e o não metal deve ser removido. A dificuldade dessa tarefa depende do metal e do não metal com os quais ele está ligado.

"O minério de cobre geralmente aparece na forma de sulfetos (compostos químicos que contêm enxofre e outros elementos). Aquece-se o minério até que os sulfetos escapem como gás e o cobre puro se deposite no fundo do reator. Esse é um processo de extração relativamente simples. Outros, como os óxidos de ferro, exigem aditivos para liberar o metal. Mas a separação de elementos de terras raras é muito mais complexa", explica Ziemkiewicz.

Os metais de terras raras possuem três cargas positivas e formam ligações iônicas extremamente fortes com os anti-íons fosfato, cada um dos quais possui três cargas negativas. Portanto, o processo de extração deve superar a ligação extremamente forte entre o metal positivo e o fosfato negativo.

"Os minérios de terras raras são minerais quimicamente muito estáveis, exigindo muita energia e poder químico para serem decompostos. Normalmente, esse processo requer níveis de pH extremamente baixos, condições extremas e temperaturas extremamente altas, porque as ligações dentro do minério são incrivelmente fortes", disse Noble.

A dificuldade em extrair elementos puros deu origem ao nome "terras raras". Alguns especialistas estão pesquisando novos métodos para reciclar e extrair esses metais valiosos de resíduos industriais e eletrônicos antigos, a fim de aliviar a pressão sobre o fornecimento atual. Eles também estão tentando recriar as propriedades magnéticas e eletrônicas únicas das terras raras em novos compostos, na esperança de que esses novos compostos se tornem alternativas mais acessíveis. No entanto, atualmente não existem alternativas eficazes às terras raras, apesar da crescente demanda.

Thu Thao (De acordo com o Live Science )

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