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Nanotecnologia na produção de metais

Publicado em 16 março 2016

Por Ulisses Condomitti

Metais desempenham um papel essencial na tecnologia: carros, celulares, prédios e materiais cirúrgicos, entre outros produtos, são feitos de metais. Porém, paralelamente a um aumento na demanda por materiais metálicos, observa-se um esgotamento das fontes de minérios ricos em metais, como a Cassiterita (minério de estanho) e a Calcopirita (minério de cobre), além de uma preocupação crescente com o impacto da produção de metais sobre o meio ambiente. Nesse contexto, surgem a hidrometalurgia e, posteriormente, a nanohidrometalurgia magnética.

Nas duas últimas décadas, a produção mundial de metais estratégicos (Por exemplo, cobre, estanho, ouro e níquel) vem passando por modificações importantes em seus processos. A mais importante delas é a substituição de processos pirometalúrgicos – em que a matéria-prima é trabalhada em um forno de altíssima temperatura – por outros, menos poluentes. Entre as novas tecnologias de produção de metais destaca-se a hidrometalurgia, um processo no qual o minério contendo o metal desejado é dissolvido em ácido. Assim, o metal de interesse é sequestrado com uso de uma molécula específica e separado da solução por meio da extração com solventes orgânicos para, ao final, ser liberado quimicamente e recuperado com a ajuda da aplicação de uma corrente elétrica.

Atualmente, mais de 20% da produção mundial de cobre é feita desta maneira. Porém, a hidrometalurgia tem suas limitações. A principal delas é que os solventes orgânicos e agentes sequestrantes causam danos ao meio ambiente. Além disso, o processo de extração dos metais é complexo e exige diversas etapas.

Um processo desenvolvido por cientistas brasileiros em 2012, e que se encontra em processo de aprimoramento e automatização, denominado nanohidrometalurgia magnética (NHM), visa aprimorar a hidrometalurgia e resolver essas duas limitações. Sua chave são nanopartículas de magnetita, minúsculos ímãs cuja superfície pode ser preparada para capturar metais em meio aquoso. Assim, basta colocar uma amostra dessas nanopartículas em uma solução contendo o metal de interesse, agitar e usar um ímã para direcionar as nanopartículas para a superfície de um eletrodo, onde o metal será produzido mediante passagem de corrente elétrica.

Após o uso, as mesmas nanopartículas magnéticas podem ser reutilizadas para capturar mais metal em um número indefinido de ciclos, o que torna o processo mais econômico.

Além de servir à produção de ligas metálicas, a técnica NHM pode ser empregada na recuperação de prata de radiografia e de cobre de placas velhas de computadores, entre outras utilidades. A técnica ainda não é aplicada em indústrias mineradoras, embora esteja patenteada e aprimorada em laboratório. Para que isso possa acontecer em um futuro próximo, estudos para viabilizar o uso da técnica em maiores escalas estão em curso.

Para mais informações, confira um vídeo produzido pela Fapesp com a demonstração da técnica.

https://youtu.be/I-MmIL0DaaM

Ulisses Condomitti
Laboratório de Química Supramolecular e Nanotecnolgia 
Instituto de Química Universidade de São Paulo 
ulissesc@usp.br