O pesquisador da Escola Politécnica (Poli) da USP, Amilton Barbosa Botelho Junior, desenvolveu uma tese de doutorado sobre a extração do elemento Escândio a partir de rejeitos armazenados em barragens. Atuando no Laboratório de Reciclagem, Tratamento de Resíduos e Extração (LAREX), Amilton Barbosa Botelho Júnior recebeu o Prêmio Tese Destaque USP 2022 na área de Sustentabilidade Ambiental por este trabalho. 

A tese “Extração de escândio a partir de reservas não exploradas utilizando rota hidrometalúrgica como foco no desenvolvimento sustentável” foi realizada sob orientação do professor Jorge Alberto Soares Tenório e co-orientado pela professora Denise Espinosa, do Departamento de Engenharia Química da Escola Politécnica da USP, e teve apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

A pesquisa partia de um processo de obtenção de um metal crítico, ou seja, que corre risco de interrupção no fornecimento a curto e médio prazo, o escândio. O elemento tem potencial de viabilidade técnica e econômica. Estima-se que o óxido de escândio (Sc2O3) possa valer até 3.800 dólares o quilograma. Processando 100 toneladas do resíduo, pode-se obter até 1 milhão de dólares em compostos de escândio . Além de obter o material, os resultados do trabalho buscaram uma alternativa para eliminar os rejeitos que são armazenados em barragens, evitando impactos como os causados nos acidentes de Mariana, em 2015, e Brumadinho, em 2019.

O objetivo do trabalho do Amilton era trabalhar com esse rejeito de mineração, especificamente do processo de obtenção da alumina proveniente da bauxita. O processo utilizado atualmente gera uma solução chamada de Licor Bayer, a fase líquida do Processo Bayer, onde se encontra o alumínio. A fase sólida é o principal rejeito desse Processo, chamado de lama vermelha, ou resíduo de bauxita. Amilton diz que, para cada tonelada de bauxita processada, gera-se em torno de 1,5 ton a 2 toneladas dessa lama e, em linhas gerais, gera-se mais resíduo do que produto. 

Mas do que é composta essa lama vermelha?

De ferro, alumínio, silício e outros metais comuns encontrados nos minérios em geral, no mundo todo. Só que em quantidades muito pequenas, essa lama produz também os elementos do grupo terras-raras. Atualmente, 95% da produção de terras-raras é chinesa, por conta da abundância natural do País, e por conta do custo inferior de produção em relação aos outros países. Dentre essas infrações pequenas de vários elementos terras-raras está o escândio. 

Amilton explica que, quando a composição do rejeito é convertida em dinheiro, grande parte do valor econômico da lama vermelha é proveniente do escândio, e para cada quilo de lama vermelha há, aproximadamente, 40 miligramas do elemento. “No meu projeto de doutorado, estimei que para cada 100 ton de lama vermelha processada, poderia gerar até 2 milhões de dólares em produtos do escândio. Isso é uma estimativa com várias condições, sem considerar custo de operação e etc., é apenas o valor absoluto”, diz.

De volta ao Processo Bayer, o rejeito gerado tem destino a uma barragem, mas se for retirado é possível obter vários produtos diferentes dele, função ao qual Amilton vê como uma alternativa para diminuir a necessidade de barragens de minério e tornar o setor mais voltado para a sustentabilidade. “Depois dos acidentes de Mariana e de Brumadinho, em que o problema das barragens de mineração ficaram em evidência, o objetivo da minha tese não era apenas tirar o escândio da lama vermelha, era também diminuir e quem sabe, até eliminar, o uso de barragens”. 

Atualmente, o engenheiro é integrante do Laboratório de Reciclagem, Tratamento de Resíduos e Extração, ligado ao Departamento de Engenharia Química da Poli e conta que, durante a graduação, o interesse em desenvolver uma Iniciação Científica e o estágio no setor industrial combinados o auxiliaram a encontrar soluções para as necessidades das áreas em que atuava. Já formado como engenheiro, as referências se alargaram, o levaram até o mestrado e, por fim, ao tema da tese de doutorado — “O mestrado em Engenharia Química sob orientação dos professores Jorge Tenório e Denise Espinosa, e o apoio do professor James Vaughan, da University of Queensland, enquanto estive na Austrália, foram cruciais para amadurecer academicamente como pesquisador e nutrir o pensamento crítico dos cientistas”.

Entre diversos elementos do grupos dos elementos terras-raras, Amilton conta que o foco no escândio se deu por conta de seu valor econômico mundial e por ser aplicado abundantemente na indústria aeroespacial, em ligas de escândio e alumínio. Nessas aplicações, também pode ser utilizado como catalisador nos combustíveis sólidos e é considerado um elemento quase insubstituível, e por isso crítico. “Hoje a produção dele é muito escassa, poucos países conseguem produzi-lo. Se o Brasil conseguisse desenvolvê-lo, seria mais uma linha de produção brasileira, dando sentido a um material que é tido como rejeito”, conta o pesquisador.

A premiação da tese evidencia um trabalho de dois anos e meio, em que boa parte de sua estruturação foi desenvolvida durante a pandemia de covid-19. “Recebi a notícia por meio da colega Júlia Sanches, do Departamento de Engenharia de Minas e de Petróleo (PMI), que é representante discente da Pós-Graduação, com a mensagem ‘Mais um prêmio. Parabéns!’. No momento, eu estava em sala de aula e fiquei muito emocionado: é sim muito importante para a carreira profissional, mas sobretudo valoriza o trabalho científico e a pesquisa brasileira focada em resolver problemas do próprio país”, conta. 

No momento, o pesquisador está indo para a Universidade de Stanford fazer um pós-doutorado de 1 ano, com o intuito de aprender e desenvolver o uso de membranas para separação de metais críticos de fontes secundárias, como os resíduos de mineração, além de novas tecnologias de ensino-aprendizado e economia circular aliada a processos industriais mais sustentáveis.

Fonte: Assesoria de Imprensa da Escola Politécnica da USP