Um misterioso metal cósmico pode resolver a crise das terras raras

Os metais de terras raras deverão ocupar o centro da “revolução verde”, uma vez que fornecem ímanes de alto desempenho utilizados em infraestruturas renováveis, como turbinas eólicas, aparelhos de alta tecnologia e carros elétricos. No entanto, colocar as mãos nesses materiais tão procurados nem sempre é fácil. Felizmente, pode haver uma solução na forma de um metal misterioso geralmente preparado no espaço.

Apesar do nome, os metais de terras raras não são exatamente raros, mas estão espalhados pela crosta terrestre em concentrações relativamente baixas. A mineração pode, portanto, ser complicada e acarretar os seus próprios riscos ambientais.

Tal como está, a China domina o mercado, sendo responsável por cerca de 81% das terras raras adquiridas em todo o mundo em 2017. Eles já ponderaram uma possível proibição de exportação de metais de terras raras em resposta às tensões geopolíticas com os EUA, o que significa o futuro do seu fornecimento. para algumas regiões é incerto.

Os EUA e outras partes do mundo procuram competir. Por exemplo, a Califórnia possui a mina Mountain Pass, a única instalação de mineração e processamento de terras raras nos EUA. No entanto, há um interesse crescente em opções alternativas.

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“Existem depósitos de terras raras em outros lugares, mas as operações de mineração são altamente perturbadoras: é preciso extrair uma enorme quantidade de material para obter um pequeno volume de terras raras. Entre os impactos ambientais e a forte dependência da China, tem havido uma procura urgente de materiais alternativos que não requeiram terras raras”, disse a professora Lindsay Greer, do Departamento de Ciência de Materiais e Metalurgia da Universidade de Cambridge, num comunicado em Outubro de 2022.

Em 2022, a professora Greer e sua equipe encontraram uma possível resposta: tetratenita, uma liga de ferro-níquel que contém muitas das propriedades magnéticas encontradas em metais de terras raras.

Até recentemente, havia um grande obstáculo na utilização deste mineral cósmico. A tetratenita é encontrada em meteoritos que caíram do espaço. Suas propriedades se devem a uma estrutura atômica que se forma ao longo de milhões de anos à medida que um meteorito esfria lentamente – não exatamente o mineral rápido e fácil que poderia salvar o dia.

Na década de 1960, os cientistas conseguiram criar tetratenita artificial explodindo ligas de ferro-níquel com nêutrons, mas esta técnica é complexa e cara, não adequada para produção em massa.

Então, em 2022, ocorreu um avanço. Cientistas da Universidade de Cambridge liderados pelo professor Greer encontraram uma maneira extremamente simples de produzir tetratenita em massa.

Eles estavam trabalhando com ligas de ferro-níquel e descobriram que o fósforo, elemento também encontrado em meteoritos, ajuda os átomos de ferro e níquel a se moverem mais rapidamente. Isso permite que os átomos se formem nesta pilha ordenada complexa sem esperar milhões de anos. De acordo com o estudo, a combinação certa de ferro, níquel e fósforo acelerou a formação de tetratenita entre 11 e 15 ordens de grandeza.

“O que foi mais surpreendente foi que nenhum tratamento especial foi necessário: apenas derretemos a liga, colocamos em um molde e obtivemos a tetratenita”, disse Greer. “A visão anterior na área era que não seria possível obter tetratenita a menos que se fizesse algo extremo, porque caso contrário, seria necessário esperar milhões de anos para que ela se formasse. Este resultado representa uma mudança total na forma como pensamos sobre este material.”

Ainda há dúvidas sobre se este processo poderia ser usado para produzir tetratenita com as mesmas qualidades magnéticas necessárias para o desenvolvimento de infraestruturas renováveis. No entanto, esta descoberta casual sugere que muitas vezes as soluções podem surgir do nada.

[H/T: Mecânica Popular]