Quão raras são realmente as 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 extremamente difíceis de extrair. Foto: RHJ/Getty — O neodímio é um dos elementos de terras raras extremamente difíceis de extrair. Foto: *RHJ/Getty*

Os elementos de terras raras possuem muitas propriedades úteis que os tornam muito populares nas indústrias de energia e tecnologia. Este grupo inclui 17 metais, incluindo 15 elementos metálicos na parte inferior da tabela periódica, juntamente com 2 elementos: ítrio e escândio.

Os elementos mais valiosos são o neodímio, o praseodímio, o térbio e o disprósio, que atuam como poderosos ímãs em miniatura, um componente essencial em dispositivos eletrônicos como smartphones, baterias de carros elétricos e turbinas eólicas. No entanto, a oferta limitada de terras raras é uma grande preocupação para empresas e governos que produzem esses itens essenciais da era moderna.

Na verdade, as terras raras não são tão raras assim. De acordo com um estudo do USGS sobre a abundância cristalina de vários elementos (ou seja, a abundância média deles na crosta terrestre), a maioria das terras raras é encontrada em quantidades semelhantes às de metais comuns como cobre e zinco. "Elas certamente não são tão raras quanto metais como prata, ouro e platina", afirma Aaron Noble, professor da Virginia Tech.

Mas 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 terras raras em cada quilograma de xisto nos Estados Unidos", diz Paul Ziemkiewicz, diretor do Instituto de Pesquisa da Água da Virgínia Ocidental.

Normalmente, os metais se acumulam 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 raramente se acumulem juntos sob essas condições especiais. Traços de terras raras estão dispersos pelo planeta, tornando sua extração ineficiente.

Por vezes, ambientes subterrâneos ácidos podem aumentar ligeiramente a quantidade de elementos de terras raras em determinados locais. Mas encontrar esses locais é apenas o primeiro desafio.

Na natureza, os metais existem como misturas chamadas minérios, que contêm moléculas metálicas ligadas a outros não metais (contra-íons) por fortes ligações iônicas. Para obter metais puros, é necessário quebrar essas ligações e remover os não metais. A dificuldade do trabalho depende do metal e do não metal ao qual estão ligados.

"O minério de cobre geralmente vem na forma de sulfetos (compostos químicos formados por enxofre e outros elementos). O minério é aquecido até o ponto em que os sulfetos escapam como gás e o cobre puro se deposita no fundo do reator. Esse é um processo de extração bastante simples. Alguns outros tipos, como o óxido de ferro, exigem aditivos para liberar o metal. Mas separar terras raras é muito mais complicado", explica Ziemkiewicz.

Os metais de terras raras possuem três cargas positivas e formam ligações iônicas extremamente fortes com os contra-íons fosfato, cada um com 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, e é preciso muita energia e poder químico para quebrá-los. Normalmente, esse processo requer pH extremamente baixo, condições extremas e temperaturas extremamente altas, porque as ligações no minério são incrivelmente fortes", disse Noble.

A dificuldade em isolar os elementos puros lhes valeu o nome de "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 estes se tornem alternativas mais acessíveis. No entanto, atualmente não existem alternativas viáveis às terras raras, apesar da crescente demanda.

Thu Thao (De acordo com o Live Science )

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