Em primeiro lugar, a história do sector é recente. “Há trinta anos, a procura por terras raras era muito menor. E, na altura, reciclávamos apenas as pesadas – cobre, alumínio, vidro – que eram fáceis de recolher e recuperar.“, lembra Solène Touzé, engenheira do Bureau de Pesquisa Geológica e Mineira (BRGM). A crise sino-japonesa de 2010 destacou a dependência global da China e despertou um enorme interesse científico na reciclagem. Mas surgiram várias questões. Certamente, os produtos em fim de vida constituem uma importante fonte secundária – uma “mina urbana”. Mas o acesso ao depósito continua a ser uma barreira.
“Há cerca de vinte anos, para existir no mundo das terras raras, foi necessário poder prepará-los para diversas aplicações, desde polimento de vidros até aditivos de pigmentos, explica Frédéric Carencotte, fundador da Carester, empresa francesa muito avançada na reciclagem de terras raras, assim como a Solvay e a MagREEsource. Mas desde então, a necessidade de ímanes permanentes cresceu fortemente e representa agora mais de 90% da cadeia de valor. “
As terras raras magnéticas – neodímio, praseodímio, disprósio, térbio, samário – tornaram-se, portanto, estratégicas. Mas eles estão espalhados em objetos muito diferentes: é necessária uma tonelada de telefones para recuperar 3,3 kg de terras raras. Por outro lado, os ímanes das turbinas eólicas – entre 650 kg e uma tonelada – constituem um depósito concentrado, mas só atingirão massivamente o fim da sua vida útil dentro de vinte anos.
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Uma deslocalização da produção para França
“Existem mais de uma centena de aplicações: motores elétricos, eletrônica, turbinas eólicas, defesa, ressonância magnética, alto-falantes, etc. sublinha Érick Petit, fundador da MagREEsource. Todos estes mercados são também uma fonte de desperdício, mas o tempo de inatividade dependem da vida útil média: 12 a 15 anos para um carro, 25 anos para uma turbina eólica, 20 anos para uma ressonância magnética, menos de 5 anos para determinados produtos eletrônicos.“E ainda precisamos identificar onde estão os ímãs e conseguir desmontá-los facilmente. Resultado: os volumes disponíveis continuam baixos.
“É por isso que limitamos a reciclagem de 1%, conclui Stéphane Pellet Rostaing, diretor do Instituto Marcoule de Química Separativa. Este percentual corresponde principalmente à reciclagem de resíduos industriais. E os poucos canais existentes para a reciclagem de terras raras contidas em equipamentos em fim de vida tornaram-se por vezes obsoletos devido à evolução tecnológica, como a reciclagem de pós de fósforo provenientes de lâmpadas de baixo consumo, eliminadas pelos LED.“
Estes problemas não impediram que investigadores e fabricantes desenvolvessem processos eficientes e rentáveis. Uma vez extraídos os ímãs, coexistem duas abordagens principais. A primeira, conhecida como rota curta, consiste em refazer um ímã a partir de outro, sem passar pela separação elementar. É isso que está a ser desenvolvido pela start-up francesa MagREEsource, do CNRS, que pretende tornar-se líder europeu na sua área.
“Desenvolvemos três tecnologias, especifica Érick Petit. O primeiro circuito curto utiliza hidrogénio: pegamos ímanes residuais e integramo-los num reator. As ligas absorvem gases facilmente. O hidrogênio está localizado em limites de grãos ricos em terras raras. Esse fenômeno faz com que o material inche até explodir, dando-nos pó. Estamos falando de decrepitação.“Este pó é então compactado e aquecido para soldar os grãos do pó, a fim de refabricar um íman com propriedades robustas. Este processo reduz a pegada de carbono em 91% em comparação com os ímanes da mineração, ao mesmo tempo que transfere a produção para solo francês.
Para saber a composição exata de cada ímã reciclado, a MagREEsource possui um grande laboratório de caracterização: “Controlamos 100% do insumo – cerca de 60 toneladas de resíduos. Todos são caracterizados por conhecer composição, microestrutura e teor. Distribuímos entre nossos estoques e fazemos misturas para obter a mistura final correta. “
Número de objetos a reciclar para obter a mesma quantidade de neodímio que um ímã de turbina eólica de 5 milhões de watts. FONTE: CNRS
Entrada em produção em Lacq até 2027
Para cobrir uma gama completa de desempenho muito elevado e antecipar futuras composições magnéticas, a empresa também desenvolveu dois outros loops. O ciclo de “fusão” consiste em derreter os resíduos antes da decrepitação para trabalhar na microestrutura e melhorar o desempenho. “Aqui conseguimos misturar muito mais resíduos para obter uma composição ideal“, sublinha Érick Petit.
Por fim, ela está desenvolvendo um piloto para um terceiro circuito curto, com adição de metalização. “A ideia é obter óxidos de terras raras reciclados para adicionar às nossas misturas, a fim de fabricar ímãs de alto desempenho, recuperando quaisquer resíduos que contenham ímãs.“Para este terceiro ciclo, a MagREEsource contará, portanto, com a segunda abordagem: a rota longa. Esta tecnologia constitui o negócio principal da Carester. Aqui os ímãs são dissecados para separar quimicamente cada terra rara e produzir óxidos de pureza idêntica à dos metais que saem da mina. Combina pirometalurgia, hidrometalurgia, filtração e secagem. Se este processo, ao contrário da rota curta, for semelhante ao usado na saída da mina, a reciclagem pela rota longa permanece muito mais virtuoso Porque a concentração mínima de terras raras num íman é de 30%, quando numa mina estamos a falar de 500 g por tonelada.
Hoje, tanto a MagREEsource quanto a Carester estão finalizando projetos fabris destinados a minimizar seus impactos: reciclagem total de água, captura e reciclagem de CO2, otimização energética, descarte zero de efluentes. Caremag, a fábrica da Carester em Lacq (Pirenéus-Atlânticos), deverá entrar em produção em 2027.
Objectivo: produzir 800 toneladas de óxido de neodímio, 500 toneladas de óxido de disprósio e 100 toneladas de óxido de térbio por ano. Objectivos muito ambiciosos: “Com 800 toneladas de óxido de neodímio, por exemplo, é possível reproduzir 2.700 turbinas eólicas offshoresabendo que a nossa frota é atualmente de cerca de 300 aerogeradores offshore”, sublinha Stéphane Pellet-Rostaing. Já foram assinados contratos de longo prazo, nomeadamente com parceiros japoneses e o grupo Stellantis.
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Garantindo o fornecimento de ímãs permanentes
Quanto à MagREEsource, passará de uma produção de 80 t/ano em Noyarey (Isère) para uma capacidade de 1000 t de ímanes de neodímio e 100 t de ímanes de samário em 2029, quando a sua Magfactory sair do solo. Isto representará 4% do mercado de ímanes de neodímio na Europa e 20% do mercado de ímanes de samário. Estes projetos contribuirão, assim, para garantir o fornecimento de terras raras e ímanes permanentes num mercado europeu estimado em 25.000 toneladas em 2026 e que deverá duplicar até 2035.
Embora a industrialização em curso deva aumentar significativamente os volumes reciclados dentro de cinco anos, a investigação está agora centrada na redução do impacto ambiental dos processos, especialmente os de longo percurso. “O objetivo é usar menos água, menos ácidos e evitar solventes de origem petrolífera, explica Stéphane Pellet-Rostaing. Os laboratórios estão explorando ácidos orgânicos, como o ácido acético, capazes de dissolver seletivamente terras raras. Eles também estão desenvolvendo extratores chamados Chon (carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio), desprovidos de fósforo e enxofre, que são mais facilmente degradáveis. “
Outros caminhos estão surgindo. Assim, o uso de moléculas chamadas hidrótropos deve melhorar a capacidade de lixiviação, ou seja, a dissolução química para extrair metais de um minério. Com a biolixiviação ou biomineralização, envolve a mobilização de microrganismos para solubilizar ou precipitar metais. Estes processos ainda permanecem lentos ou sensíveis, mas o seu potencial é promissor.
No entanto, sublinha Stéphane Pellet-Rostaing, a reciclagem não pode ser pensada isoladamente. “Devemos reindustrializar toda a cadeia: coleta, desmontagem, desmontagem e reciclagem. “E, mesmo otimizado, não será suficiente para cobrir a procura em rápido crescimento. “As necessidades dobram a cada cinco anos. A reciclagem nunca conseguirá absorver tudo. “O paralelo com o cobre é esclarecedor: apesar de uma taxa de reciclagem de 53%, o cobre secundário cobre apenas 20% da procura global. As terras raras seguirão a mesma lógica: a reciclagem é essencial, mas não substituirá a extracção primária.
O objetivo do CRMA (Lei de matérias-primas críticas), votado em 2024 pela Comissão Europeia, é cobrir 25% das necessidades europeias através da reciclagem. O futuro exigirá, portanto, uma combinação: mineração responsável, reciclagem otimizada, recuperação de resíduos industriais… e sobriedade. Uma equação essencial para proteger metais críticos amplamente associados à transição energética.
O potencial dos resíduos industriais
Certas indústrias geram resíduos que concentram naturalmente terras raras: cinzas de carvão, resíduos de bauxita da produção de alumínio ou fosfogesso da indústria de fosfato. Produzidos em grandes quantidades e já extraídos do solo, constituem fontes secundárias estratégicas.
O seu teor de terras raras permanece baixo (0,04 a 0,25%), mas os volumes acumulados são consideráveis: as cinzas de carvão contêm cerca de 320.000 toneladas de elementos de terras raras e os resíduos de bauxite quase 150.000 toneladas. Alguns também contêm escândio, um metal muito caro, que pode melhorar a rentabilidade dos processos. Mas as ações europeias ainda estão mal quantificadas.