O novo mundo que estamos a construir liberta-nos, em muitos aspectos, dos constrangimentos e limites da nossa longa história. A energia renovável liberta-nos da grande necessidade de extrair combustíveis, cada vez mais combustíveis que acabam por poluir a atmosfera com cada vez mais gases com efeito de estufa (GEE). Relaxe! Deixe no chão! O sol e o vento nos libertarão! É um benefício adicional que muito mais países tenham alguma mistura de recursos renováveis ​​do que países dotados de combustíveis fósseis, prometendo um mundo mais equitativo.
Embora ainda inadequada para satisfazer todas as nossas necessidades, a energia renovável pode tornar-se supereficiente através da utilização de tecnologias digitais, de uma vasta gama de sensores e de máquinas que se adaptam e aprendem, combinando com precisão a oferta e a procura de energia com quase zero desperdício. O sistema energético descentralizado e de múltiplas fontes do futuro utilizará tecnologias inteligentes para coordenar as fontes solar, de hidrogénio, eólica, geotérmica e de bioenergia com a procura de energia em constante flutuação. A transição digital também nos liberta, em muitos aspectos, das restrições tediosas do mundo material. Muitos pioneiros neste campo até promovem a vida no mundo virtual como o nosso futuro.
Essas mudanças são profundas. No entanto, esta percepção de liberdade em relação às restrições físicas do passado é, em parte, uma ilusão. Pois tanto as energias renováveis ​​como as tecnologias digitais têm uma base física, uma base que requer minerais e outros recursos em maior variedade e quantidades do que os sistemas que substituem. A infraestrutura destas transições gêmeas requer um maior número de metais, muitos dos quais são elementos de terras raras (REE), com capacidades de desempenho espetaculares. Estes elementos não são realmente raros, mas estão tão escassamente dispersos na crosta terrestre que os tornam efetivamente raros. Ocasionalmente, eles são encontrados em concentrações suficientes para tornar sua mineração menos dispendiosa. Demorou algum tempo para que os mercados e os governos percebessem a magnitude da sua escassez e a enormidade da sua importância. A China percebeu isto cedo e está agora numa posição de liderança geopolítica como fornecedor quase monopolista de muitos elementos de terras raras.
A descarbonização das nossas economias e, portanto, do futuro do planeta depende de aumentos maciços na eficiência energética e nas energias renováveis. A nossa antiga dependência do petróleo corre o risco de ser substituída pela nova dependência de matérias-primas críticas (MRC). Estamos a entrar no que alguns chamam de transição dos Combustíveis para os Materiais. Os governos têm despertado para esta vulnerabilidade no abastecimento que ameaça a nossa capacidade de descarbonizar o nosso futuro sistema energético.
O que são esses CRMs? Existem listas variadas dependendo do objeto de preocupação. Todos eles incluem os REEs, esta última linha de 15 elementos da tabela periódica mais Escândio e Ítrio. Uma de suas principais aplicações são os ímãs permanentes feitos de neodímio, ferro e boro (NIB), que possuem dez vezes a densidade de energia de um ímã de ferro antigo. Isso significa que para o mesmo poder de atração, eles têm um décimo do volume e do peso.
Para a transição energética, estes ímanes são essenciais tanto para os veículos elétricos (VE) como para as turbinas eólicas. Para o EV, os ímãs ajudam a transformar a energia elétrica da bateria em energia cinética que gira as rodas. Para turbinas eólicas, elas desempenham esta função ao contrário. Eles retiram a energia do vento que transforma as pás em eletricidade. Ímãs NIB menores têm usos generalizados em tecnologias modernas.
De acordo com a Agência Internacional de Energia, um veículo elétrico (EV) requer seis vezes mais minerais que um carro convencional com motor de combustão interna (ICE), e uma variedade maior. A bateria sozinha requer lítio, níquel, cobalto, manganês e grafite para atingir excelente desempenho, longevidade e densidade de energia.
Os governos de todo o mundo estão a perceber que a sua segurança geopolítica e climática se baseia no controlo dos seus próprios recursos minerais, dando origem ao nacionalismo de recursos. Os Estados com quase monopólios sobre elementos de terras raras, como a China, podem bloquear a sua exportação, perturbando as cadeias de abastecimento globais. Os países emergentes, como a Argentina, a África do Sul, o Cazaquistão e a Índia, estão a reconhecer o valor dos seus tesouros minerais e a decidir mantê-los para o seu próprio desenvolvimento. Muitos países, do Canadá à Indonésia, estão a proibir que empresas estrangeiras assumam o controlo das suas minas. As matérias-primas críticas, críticas para a tecnologia moderna, tornaram-se, portanto, matérias-primas estratégicas, estratégicas para o sistema geopolítico moderno.
Agora que os governos estão a tomar as rédeas, que medidas e políticas estão a tomar para garantir o acesso e a sustentabilidade destes recursos?
Uma das primeiras medidas que estão a tomar é definir uma lista de materiais críticos. Nos Estados Unidos, a Lei de Energia de 2020 define minerais críticos como qualquer “mineral, elemento, substância ou material não combustível que o Secretário de Energia determine:
- Apresenta um alto risco de interrupção da cadeia de abastecimento; e
- Desempenha uma função essencial em uma ou mais tecnologias energéticas, incluindo tecnologias que produzem, transmitem, armazenam ou conservam energia.”
A lista de 2023 agora conta com 50 elementos, acima da lista de 35 de 2018. Inclui nomes conhecidos como cobalto, grafite, lítio, níquel, platina, zinco e os mais exóticos disprósio, érbio, telúrio, térbio, samário e ítrio .
Em segundo lugar, os governos podem mapear os seus recursos. A Lei Bipartidária de Infraestruturas encarregou e financiou o Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) para determinar a quantidade e a distribuição destes recursos com a Iniciativa de Recursos de Mapeamento da Terra, abrangendo tanto os recursos ainda subterrâneos como os presentes nos resíduos mineiros. Este último é particularmente importante uma vez que os REE, muitas vezes ignorados no passado e presentes em concentrações tão fracas, são frequentemente misturados com minerais mais conhecidos.
Os resíduos de mineração tornam-se então a nossa terceira forma de lidar com a escassez de CMR. Já retirados do solo e parcialmente processados, estes resíduos podem ser posteriormente processados ​​para extrair minerais raros. Um exemplo é o projecto de economia circular da empresa mineira Rio Tinto no Canadá para extrair escândio de fluxos de resíduos de dióxido de titânio. O escândio é útil quando misturado com alumínio para formar uma liga melhorada. E o alumínio é crucial para a transição energética para a leveza. Tal abordagem é muito mais barata, eficiente em termos de recursos e menos poluente do que abrir uma nova mina. Com mercados voláteis de matérias-primas frequentemente influenciados por intervenientes monopolistas, esta vantagem económica é atractiva para as empresas. Os ambientalistas também podem apreciar o segundo uso de um campo marrom para uma operação tão suja.
A Rio Tinto é um dos investidores iniciais no projecto “Regeneração”, que utiliza minas antigas e eventualmente restaura as terras para as comunidades ao seu redor. De acordo com o seu website, “a regeneração é necessária porque o Banco Mundial estima que serão necessárias mais de três mil milhões de toneladas de minerais para implantar a energia eólica, solar e geotérmica, bem como o armazenamento de energia, necessários para atingir uma meta climática de 2°C”. C.”
Outra abordagem da economia circular para aumentar a oferta de CRM é reciclá-los. Atualmente, menos de 1% dos REE são reciclados. Normalmente, o lixo eletrônico que os contém nem é recolhido. Isso está mudando. A UE, por exemplo, tem novas metas de reciclagem que aumentarão com o tempo. Novas tecnologias ajudarão. A Apple criou um robô que pode extrair REEs de iPhones. A pesquisa está encontrando substitutos para algumas das etapas de separação e purificação dos REEs, como o emprego de bactérias ou sais de cobre em vez de ácido clorídrico. Esses caminhos são menos tóxicos e consomem menos energia, mas ainda precisam de mais trabalho. Contudo, são essenciais, uma vez que a mineração urbana será uma fonte crescente de matérias-primas, especialmente REE, no futuro. Quanto mais estes minerais tóxicos forem reciclados, menos poluirão o nosso ambiente, correndo o risco de ficarem presos na cadeia alimentar e de se bioacumularem.
Finalmente, de uma perspectiva geopolítica, os EUA e a UE pretendem aumentar a capacidade de mineração, refinação, processamento e produção dos minerais essenciais da transição energética nos seus próprios países. Relocalizá-los significa que não estaremos sujeitos a bloqueios de fornecimento e manipulação de preços.
A UE e os EUA estão a desenvolver as estratégias necessárias para enfrentar a transição dos combustíveis para os materiais. A perspetiva da economia circular de recolha de resíduos preciosos desde rejeitos até bens em fim de vida, reutilização, reparação e renovação faz sentido tanto a nível económico como ambiental.