Pesquisadores dizem ter encontrado uma nova forma de extrair lítio, um metal crucial usado nas baterias de íons de lítio que alimentam veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia. Essa nova técnica poderia ser mais amigável para o meio ambiente e mais barata do que as existentes.
A pesquisa foi publicada no final de maio, na Science, e uma startup chamada Rock Zero está trabalhando para comercializar o processo.
“Em escala, acreditamos que esta será a forma de menor custo de obter lítio no mundo”, diz Yet-Ming Chiang, um dos autores do estudo, que é professor do MIT e um empreendedor em série por trás de empresas de tecnologia climática, incluindo Form Energy e Addis Energy.
A forma mais econômica de obter lítio atualmente é extraí-lo de salmoura, água salgada que puxou o metal da rocha ao longo de milênios. Mas essa técnica é geograficamente limitada e, hoje, exige vastas extensões de terra para enormes piscinas de evaporação. A tática mais comum é a mineração em rocha dura, em que grandes corpos de minério são detonados, cozidos em temperaturas elevadas e processados com o uso de substâncias químicas perigosas.
O novo método dos pesquisadores usa um ácido fraco para dissolver minerais de silicato, tipicamente não reativos. Isso libera não apenas o lítio, mas também outros materiais úteis, incluindo alumina e sílica.
A história de origem dessa pesquisa, e da empresa resultante, veio de outra startup fundada por Chiang, a Sublime Systems, que fabrica cimento usando eletroquímica.
A equipe estava tentando encontrar uma fonte de sílica altamente reativa para formar um cimento mais resistente. Uma forma de produzir materiais reativos, que podem se ligar facilmente a outros materiais, é pegar um material não reativo, dissolvê-lo e depois permitir que ele se torne sólido em uma forma mais reativa. Não é impossível dissolver silicatos, mas a forma mais conhecida é usar ácido fluorídrico, um químico extremamente perigoso. Outros químicos que contêm flúor também são candidatos, mas alguns produzirão ácido fluorídrico como subproduto durante as reações.
Chiang buscou inspiração em um antigo projeto de reforma residencial envolvendo vidro, que é feito de sílica. “Eu estava reformando um chuveiro em Framingham, Massachusetts, há cerca de 25 anos”, diz ele. “Então, quando começamos este projeto, eu me lembrei de um creme para gravar vidro e pensei: ‘O que tem nisso?’”
O creme para gravar vidro do qual ele se lembrou, que pode ser encontrado nas prateleiras de qualquer loja de artesanato ou de material de construção, usa fluoreto de amônio, um ácido fraco. E os pesquisadores do MIT descobriram que, nas condições certas, ele pode dissolver, de forma eficaz, minerais de silicato sem produzir ácido fluorídrico no processo.
Essa química poderia ser útil para qualquer mineral de silicato e há muitos deles. Mas o espodumênio, o mineral que frequentemente é minerado para obtenção de lítio, tornou-se um primeiro alvo prioritário. Chiang diz que a equipe apontou na direção do espodumênio a partir de uma sugestão de Doug Wicks, um dos assessores da empresa e ex-integrante da ARPA-E (agência do governo dos EUA vinculada ao Departamento de Energia).
Hoje, uma etapa-chave no processamento do minério de espodumênio é assá-lo em um forno industrial a temperaturas extremamente altas. Isso causa uma transformação de fase, essencialmente expandindo o material e tornando o lítio mais acessível.
Ao evitar a necessidade de atingir essas temperaturas, seria possível economizar em custos de energia e potencialmente reduzir as emissões de carbono também, diz Camden Hunt, um dos autores do estudo, além de CEO e cofundador da Rock Zero.
Evitar o forno também poderia destravar a capacidade de usar alguns minérios que não podem ser assados adequadamente, acrescenta Hunt. Minério que contém ferro demais não passará pela mudança de fase corretamente. Em vez disso, derreterá, se transformando em um material vítreo.
O novo processo se baseia em tanques plásticos simples, com agitação, e ocorre em temperaturas de até 95 °C (200 °F). O fluoreto de amônio dissolve os silicatos, o que, em experimentos anteriores, permitiu que quase todo o lítio dentro do minério de espodumênio fosse extraído em poucos dias. Desde então, os pesquisadores reduziram esse tempo para menos de 12 horas, diz Benjamin Mowbray, primeiro autor do estudo, CTO e cofundador da Rock Zero.
Os produtos, após algumas etapas adicionais para purificá-los, são carbonato de lítio, que pode ser usado para fabricar baterias; alumina, que pode ir para uma fundição para produzir alumínio; e sílica cimentícia, que pode ser adicionada ao concreto. E o ácido pode ser reutilizado no mesmo ciclo.
Chiang chama isso de “mineração nose-to-tail” (em livre tradução, “mineração do focinho ao rabo”), usando cada parte do minério fornecido (a expressão “do focinho ao rabo” é mais utilizada na filosofia culinária de aproveitamento integral dos alimentos).
Atualmente, os pesquisadores estão trabalhando para escalar e otimizar o processo. Os tanques no laboratório em Cambridge, Massachusetts, conseguem lidar com três quilogramas de concentrado de espodumênio em cada leva.
Eles estimaram o custo desse processo quando estiver totalmente escalado. Partindo do pressuposto de que o fluoreto de amônio pode ser reciclado em um nível elevado, devem conseguir extrair lítio por menos de US$ 6 mil por tonelada (também identificaram uma possível fonte industrial barata do ácido, como alternativa à reciclagem)
O custo total projetado é menor do que o de outros processos usados, hoje, para extrair lítio de minério de rocha dura. Além disso, poderia ser competitivo com a salmoura.
A equipe projetou uma planta-piloto e está procurando um espaço para construí-la. O plano é concluir a instalação até o fim de 2026 e começar a operá-la em 2027. Conversas estão em andamento com potenciais parceiros na indústria de mineração.
Uma dificuldade para novos participantes na extração de lítio é a volatilidade do mercado: os preços tiveram enormes oscilações nos últimos anos, do pico em 2022 às mínimas no fim de 2024, e uma lenta alta a partir do início de 2026.
A alta de preços pode beneficiar novos participantes como a Rock Zero, mas há muitos projetos que podem entrar em operação se os preços continuarem a subir, e isso poderia derrubar o mercado de novo, diz Simon Jowitt, chefe de geologia de exploração na Universidade de Nevada. “As pessoas estão esperando para ver o que acontece com o preço do lítio”, diz ele. “É um mercado concorrido e há alguns grandes participantes por aí.”
E, embora as baterias estejam impulsionando a demanda por lítio, o mercado ainda é relativamente pequeno, acrescenta Jowitt: “Isso significa que ele vai ser volátil.” Novas tecnologias de extração de lítio, como a da Rock Zero, terão de competir com métodos usados por gigantes já estabelecidos, e existe a possibilidade de que alternativas tecnológicas, como baterias de íons de sódio que não precisam de lítio, possam tornar o mercado mais difícil de navegar, diz Jowitt. Ele também acha que algumas das estimativas econômicas da empresa podem ser otimistas.
Da sua parte, a equipe da Rock Zero espera não apenas escalar essa tecnologia para o lítio, mas usá-la para outros minerais no futuro. Como diz Mowbray, “A crosta terrestre é feita de silicatos.”
Casey Crownhart
