Terras raras e ímãs de alto desempenho: um sonho impossível?

No momento em que o tema "terras raras" ocupa as manchetes, devido ao seu valor estratégico e às restrições da China -- onde estão suas principais jazidas -- à sua exportação, pareceu-me oportuno reproduzir abaixo um interessante artigo publicado em 13 de março passado no blogue "Babbage - Science and Technology" da prestigiosa revista inglesa The Economist. Este blogue, em que os blogueiros escrevem sobre as interseções entre ciência, tecnologia, cultura e política (estratégica), tem seu nome em homenagem a Charles Babbage, um matemático da era vitoriana que projetou um computador mecânico.

Muitos planos para reduzir as emissões de dióxido de carbono -- pelo menos os planos formulados por ambientalistas que não são do tipo retrógado -- envolvem encher a paisagem com turbinas eólicas e substituir veículos bebedores de gasolina por carros elétricos, alimentados por energia obtida de fontes renováveis. A esperança é que, assim, se possa manter o nível de CO₂ na atmosfera abaixo do nível amplamente aceito como o limite crítico para um nível tolerável de aquecimento global, 450 partes por milhão.

Geradores eólicos e carros elétricos, entretanto, dependem ambos de disprósio e neodímio para a fabricação dos núcleos magnéticos de seus geradores e motores. Esses dois elementos, partes de um grupo chamado de metais de terras raras, têm configurações atípicas de elétrons orbitando seus núcleos e, assim, propriedades magnéticas inusitadamente poderosas. Substituí-los seria difícil. Motores ou geradores cujos núcleos magnéticos fossem feitos de outros materiais seriam mais pesados, menos eficientes, ou as duas coisas.

No momento, isso não chega a ser bem um problema. Embora muito do suprimento de terras raras venha da China, e o governo chinês venha recentemente restringindo sua exportação (o que motivou uma ação reclamatória na Organização Mundial do Comércio-OMC no dia 13 de março), outras fontes conhecidas podem ser acionadas de maneira razoavelmente rápida [o artigo não menciona, mas certamente uma dessas fontes seria o Brasil, detentor de grandes reservas de terras raras] e, nos níveis atuais de demanda, qualquer problema político seria muito mais uma variação irritante do que uma crise existencial.

Mas, e se o sonho dos ambientalistas se tornasse realidade? Poderia a demanda por disprósio e neodímio ser satisfeita? Esta foi a pergunta que fizeram a si mesmos recentemente Randolph Kirchain, Elisa Alonso e Frank Field, três cientistas de materiais do MIT - Massachusetts Institute of Technology (EUA). Sua resposta, publicada em fevereiro passado na revista Environmental Science and Technology, é que, se os geradores eólicos e os carros elétricos forem cumprir o papel que os planejadores ambientais lhes atribuíram para a redução de emissões de dióxido de carbono, as tecnologias existentes exigiriam um aumento no suprimento de neodímio e disprósio de mais de 700% e 2.600%, respectivamente, durante os próximos 25 anos. Atualmente, o suprimento desses metais tem aumentado a uma taxa de 6% ao ano. Para atender às projeções dos três cientistas, isso teria que ser aumentado para 8% ao ano para o neodímio, e 14% ao ano para o disprósio.

Isso será uma tarefa particularmente pesada, especialmente no caso do disprósio.  Melhorias incrementais em motores e geradores podem ser esperadas, reduzindo um pouco a demanda por esse metal. Mas, exceto no caso de ocorrer um avanço significativo na tecnologia na área do magnetismo (a descoberta de um supercondutor à temperatura ambiente, por exemplo), as cifras dos três cientistas sugerem que os geólogos do mundo fariam melhor se começassem agora a esquadrinhar o planeta à busca de terras raras [o que ampliará tremendamente a pressão sobre nossas reservas, com resultados que podem não ser os melhores para o país].  Se não fizerem isso, o comportamento do governo chinês pode ser a menor das dores de cabeça para os fabricantes de eletroímãs.

Gráfico do artigo da revista Environmental Science and Technology, relativo à projeção da demanda de disprósio até 2030 (15% annual growth = crescimento anual de 15%; - meet 450 GHG goals = satisfazer as metas de 450 [partes por milhão] de gás do efeito estufa; - moderate electrification = eletrificação moderada; - 5% annual growth = crescimento anual de 5%; - projected dysprosium demand (metric tons) = demanda projetada de disprósio (toneladas métricas).