Por que as turbinas eólicas precisam usar terras raras?

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As turbinas eólicas geram eletricidade usando ímãs permanentes, que são extremamente potentes, mas contêm terras raras, difíceis de extrair e reciclar.

As turbinas eólicas são frequentemente equipadas com ímãs permanentes, que utilizam terras raras. Foto: Rabih Shasha — Muitas turbinas eólicas são equipadas com ímãs permanentes, que utilizam terras raras. Foto: *Rabih Shasha*

Em termos ambientais, turbinas eólicas são uma pechincha, informou a IFL Science em 3 de março. Elas têm um "período de retorno" — o tempo que uma turbina leva para produzir energia limpa suficiente para compensar a poluição gerada por sua produção — de menos de um ano. Elas praticamente não produzem poluição durante a operação e também são muito eficientes, com apenas uma turbina capaz de abastecer cerca de 940 residências americanas médias por mês.

No entanto, turbinas eólicas são notoriamente difíceis de reciclar, incluindo as terras raras em seu interior. "Atualmente, até onde sabemos, praticamente nenhuma terra rara de turbinas eólicas é reciclada", disse Tyler Christoffel, diretor de tecnologia do Escritório de Tecnologias de Energia Eólica do Departamento de Energia dos EUA.

Esta estatística não é surpreendente. Em todo o mundo , especialistas estimam que menos de 1% dos elementos de terras raras – substâncias como cério, lantânio e neodímio – são reciclados. Os elementos de terras raras, como o nome sugere, são muito difíceis de encontrar em quantidades úteis.

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 geralmente não se acumulem sob essas condições especiais. Traços de terras raras estão espalhados por todo o planeta, tornando sua extração ineficiente.

Às vezes, ambientes subterrâneos ácidos podem produzir níveis ligeiramente mais elevados de elementos de terras raras em determinados locais. No entanto, encontrar esses locais é apenas o primeiro desafio. A mineração se torna ainda mais complexa devido à dificuldade de extração de elementos puros. Atualmente, a China é responsável por cerca de 70% da produção mundial de terras raras.

Os elementos de terras raras estão se tornando cada vez mais importantes. Eles desempenham um papel vital em tudo, desde aplicações industriais até dispositivos pessoais como laptops e smartphones. É claro que também estão presentes em turbinas eólicas.

"À medida que as pás da turbina eólica giram, elas geram energia cinética. Um gerador de ímãs permanentes converte essa energia cinética em eletricidade por meio da interação de dois ímãs permanentes com polaridades opostas", escreveu Kristin Vekasi, professora associada da Universidade do Maine, em um estudo de 2022.

"Outros ímãs podem fazer o mesmo trabalho, mas os ímãs permanentes têm muitas vantagens, incluindo maior eficiência, tamanho menor, menos peças móveis que podem quebrar e a ausência de necessidade de recarga externa. O vento faz todo o trabalho", explica ela.

Elementos de terras raras são encontrados nesses próprios ímãs, geralmente neodímio ou samário. Esses são os ímãs mais fortes disponíveis, mas não são indestrutíveis. Eles podem perder seu magnetismo devido a superaquecimento, corrosão, impacto acidental ou problemas no campo magnético. Como resultado, a reforma de turbinas eólicas – substituindo componentes antigos, atualizando componentes como geradores e substituindo ímãs de terras raras – é um processo quase constante.

Para resolver esse problema, o Departamento de Energia dos EUA lançou uma competição no ano passado para encontrar maneiras eficientes de reciclar componentes de turbinas. No mês passado, foram anunciados os 20 vencedores da primeira fase da competição, quatro dos quais se concentraram na reciclagem de ímãs.

À medida que os EUA investem mais em energia eólica e as tecnologias baseadas em terras raras continuam a se desenvolver, a reciclagem de terras raras se tornará uma questão muito mais urgente, disse Christoffel. "Este prêmio ajuda a promover algumas tecnologias de reciclagem que podem levar a uma maneira menos intensiva em recursos e com menores emissões de usar ímãs", disse ele.

Thu Thao (de acordo com a IFL Science )

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