A Produção de Ouro é Tóxica. Os LEDs podem acabar com nossa dependência dela?

No mundo da iluminação e tecnologia de exibição, os diodos emissores de luz ou LEDs têm liderado o mercado graças à sua eficiência energética, longa vida útil e capacidade de produzir cores vibrantes. 

Um diodo, feito de semicondutores, permite que a corrente flua em uma direção e a bloqueie na outra. Um diodo emissor de luz (LED), por sua vez, é simplesmente um dispositivo semicondutor que produz luz quando a corrente passa por ele. 

O surgimento dos LEDs transformou a forma como utilizamos a luz, emitindo luz por eletroluminescência e revolucionando as tecnologias de exibição.

Entre os LEDs, diodos emissores de luz de perovskita (PeLEDs), em particular, surgiram como uma tecnologia promissora para aplicações de exibição e iluminação devido à sua fabricação de baixo custo, alta eficiência e emissão de luz ajustável. 

Os LEDs de perovskita também ganharam tração substancial graças à sua flexibilidade, design leve e oferta de uma ampla gama de cores. Além disso, os PeLEDs podem ser fabricados usando materiais abundantes na Terra e técnicas de baixa energia. Esses LEDs alcançaram altas eficiências nas cores vermelho, verde e azul (RGB). 

Nos últimos anos, a estabilidade dos PeLEDs também melhorou significativamente, o que demonstra um potencial promissor para sua comercialização. 

Quando se trata de tornar a tecnologia inovadora disponível para todos em escala, fatores técnicos, econômicos e ambientais desempenham um papel crítico, o que também ajuda a avaliar seu potencial sustentável. No entanto, essas informações são escassas sobre os PeLEDs.

Numerosos estudos avaliaram os impactos do ciclo de vida das emergentes células solares de perovskita, mas suas conclusões não podem ser diretamente extrapoladas para os PeLEDs. Isso ocorre devido à diferença fundamental em seus mecanismos de conversão de energia.

Ao contrário dos LEDs, que convertem eletricidade em luz, as células solares convertem luz em eletricidade. Além disso, os PeLEDs operam em múltiplos comprimentos de onda, o que requer materiais de camada funcional diversificados e análises diferentes para dispositivos de cores variadas.

Portanto, uma avaliação abrangente do ciclo de vida (LCA) que englobe todas as etapas é necessária para identificar caminhos eficazes rumo à comercialização sustentável dos PeLEDs.

Um novo estudo fez exatamente isso e descobriu que os LEDs de próxima geração são, de fato, baratos e sustentáveis.

Uma Avaliação do Ciclo de Vida dos LEDs de Perovskita

Publicado na Nature Sustainability¹, pesquisadores da Universidade de Linköping examinaram a tecnologia emergente de PeLEDs sob uma perspectiva de ciclo de vida com foco na sustentabilidade orientada à comercialização.

“Os LEDs de perovskita são mais baratos e mais fáceis de fabricar do que os LEDs tradicionais, e também podem produzir cores vibrantes e intensas se usados em telas. Eu diria que esta é a próxima geração da tecnologia LED.”

– Feng Gao, professor de optoeletrônica na Universidade de Linköping

O grupo de pesquisa de Gao trabalhou com o Professor Olof Hjelm, do Departamento de Gestão e Engenharia (IEI) e Tecnologia e Gestão Ambiental (MILJÖ), e John Laurence Esguerra, que é professor assistente na LiU, para obter uma melhor ideia de como os LEDs atualmente disponíveis no mercado podem ser substituídos por LEDs baseados no material de perovskita.

Materiais de perovskita são uma classe de materiais com propriedades optoeletrônicas únicas. Eles possuem altos coeficientes de absorção, alta mobilidade de elétrons e lacunas, e banda proibida ajustável, além de serem econômicos.

Agora, para avaliar sua comercialização, a equipe de pesquisa utilizou uma avaliação detalhada de inventário do ciclo de vida (LCI) de 18 LEDs avançados de perovskita abrangendo comprimentos de onda RGB, branco e infravermelho próximo (NIR). Os dispositivos selecionados apresentam alto desempenho técnico e são amplamente reconhecidos.

Com base nesses dados, os pesquisadores analisaram o impacto ambiental e o custo econômico dos PeLEDs.

Tal análise requer uma definição clara do sistema, ou seja, o que está incluído nele, mas isso não se refere ao custo e ao impacto ambiental.

Esta estrutura investiga o que acontece desde o início, quando o produto é criado, até que não possa mais ser estudado. Assim, o ciclo de vida de um produto tem cinco fases — produção de matéria‑prima, fabricação, distribuição, uso e descomissionamento.

Basicamente, do berço ao túmulo, mas “Gostaríamos de evitar o túmulo”, disse o Professor Hjelm. Adicionar reciclagem a isso, e como ele observou, as coisas ficam mais complicadas. Hjelm acrescentou:

“Mas aqui mostramos que o mais importante é pensar na reutilização de solventes orgânicos e em como as matérias‑primas são produzidas, especialmente se forem materiais raros.”

Um aspecto particular onde esta análise do ciclo de vida fornece orientação é a pequena quantidade de chumbo tóxico encontrada nos PeLEDs. Embora isso seja importante para a eficácia das perovskitas, o foco não deve ser apenas no chumbo, pois há muitos outros materiais presentes nos LEDs.

O metal precioso ouro é um deles, e traz seus próprios desafios. Segundo Hjelm:

“A produção de ouro é extremamente tóxica. Existem subprodutos como mercúrio e cianeto. Também consome muita energia.”

O Processo de Produção de Ouro Tóxico e Intensivo em Energia

O ouro (Au) tem despertado fascínio e atenção das sociedades humanas desde os tempos antigos como nenhuma outra commodity.

Este metal amarelo e brilhante foi uma vez universalmente aceito como pagamento. Em determinado momento, o sistema monetário dos EUA baseava‑se em um padrão ouro. Também é extremamente popular como opção de investimento e usado como proteção contra a inflação.

Como resultado disso, o valor do ouro recentemente atingiu uma nova máxima histórica (ATH) quando XAUUSD ultrapassou US$ 3.000 por onça. Os preços do ouro subiram mais de 15% em 2025 e vêm apresentando um forte rali desde outubro de 2023, quando estavam em torno de US$ 1.800 por onça.

Além de funcionar como um bom reserva de valor, o ouro também é usado em joias, medicina, eletrônicos, aeroespacial e outras indústrias graças às suas muitas propriedades atrativas.

Este metal amarelo brilhante é macio e requer outros metais para ganhar resistência. Mas é muito maleável, o que significa que sua forma pode ser controlada usando força. Além de ser martelado em folhas finas, também pode ser puxado em fios.

Não só é conhecido por ser altamente resistente à corrosão, como também é um excelente condutor de calor e eletricidade.

O ouro é um dos metais mais densos, com densidade de aproximadamente 19,3 g/cm³. Quanto ao seu ponto de fusão, é 1064,18 °C, enquanto seu ponto de ebulição é 2836 °C. Além disso, o metal, que é resistente à maioria dos ácidos e não reage prontamente com a maioria das substâncias, é não magnético.

Uma combinação dessas propriedades torna o ouro muito atraente em smartphones, computadores, outros eletrônicos de consumo, blindagem contra radiação, circuitos impressos e sistemas semicondutores.

O ouro geralmente é encontrado embutido em veios de quartzo, e é extraído da terra por meio de operações industriais em grande escala e mineração em pequena escala.

O ouro é minerado tanto na superfície quanto subterraneamente, enquanto o processamento ocorre no local da mina. O processamento começa com a trituração, e então o minério é tratado com produtos químicos para extrair o ouro, que passa por processos como fundição para fazer uma barra de ouro. A barra é transportada para uma refinaria para produzir ouro puro para venda.

O alto valor do metal e sua aplicação superior tornam a mineração de ouro uma indústria de grande porte e global. Esse processo amplamente praticado é especialmente popular em alguns países da África e da América do Sul, onde pode gerar cinco vezes mais que pesca, agricultura e silvicultura.

Entretanto, a mineração de ouro não é um processo limpo, mas sim tóxico e intensivo em recursos, que apresenta riscos ambientais e de saúde significativos.

A produção de ouro gera emissões de CO₂ além de outros riscos ambientais, incluindo contaminação do solo, degradação da terra, poluição da água e do ar, e destruição de habitats.

O tipo de resíduo tóxico envolvido aqui contém até três dúzias de produtos químicos perigosos, incluindo chumbo, mercúrio, cianeto, arsênico, ácidos e subprodutos de petróleo.

O efeito do escoamento ácido de minas (AMD), termo que se refere à água contaminada resultante do despejo rotineiro de resíduos tóxicos por empresas de mineração em oceanos, lagos, rios e córregos, é multifacetado, tornando a recuperação desses resíduos extremamente difícil.

Com a mineração de ouro sendo tão prejudicial ao planeta e às pessoas, substituir este metal precioso por alumínio, níquel ou cobre em LEDs proporcionaria um grande benefício ambiental, acredita o novo estudo. Enquanto isso, uma pequena quantidade de chumbo pode ser mantida para que o LED funcione de forma otimizada.

LEDs de Próxima Geração Baratos e Sustentáveis

Os LEDs de perovskita, conforme o estudo, podem ser transformados com sucesso em uma oferta de mercado lucrativa. Concluiu‑se que os PeLEDs têm grande potencial de comercialização a longo prazo. Segundo o estudo:

“Os futuros PeLEDs desenvolvidos por meio de fabricação em larga escala têm grande promessa de alcançar posição competitiva entre várias tecnologias de iluminação, tanto do ponto de vista ambiental quanto econômico.”

O caminho para a comercialização sustentável, segundo o estudo, tem três pilares críticos — fatores ambientais, econômicos e técnicos. Esses fatores alinham‑se com os interesses das partes interessadas principais: produtores que buscam lucratividade corporativa e retorno sobre investimento, o coordenador, que inclui legislação e políticas governamentais, e os clientes que pagam pelo produto.

Os resultados da avaliação do ciclo de vida do estudo mostram que os impactos ambientais dos LEDs de perovskita surgem principalmente dos insumos de substâncias e eletricidade durante a produção. A fase de distribuição, ou seja, o transporte, contribui com menos de 5 % dos impactos totais, e sua otimização depende de recursos industriais.

Quanto às fontes de toxicidade, o estudo observou que metais pesados provenientes da produção de matérias‑primas são os principais contribuintes ao longo do ciclo de vida dos PeLEDs. As descobertas ainda mostram que o uso de perovskitas livres de chumbo (Pb) não reduz intrinsecamente os impactos ambientais.

Isso ocorre devido à camada emissiva fina, que mede apenas dezenas de nanômetros, de modo que a contribuição do Pb nos LEDs de perovskita para o impacto ambiental geral é mínima.

O estudo realmente identificou o ouro como um forte contribuinte e mencionou o caso marcante de cátodos de ouro (Au) em PeLEDs NIR, que mostraram impactos ambientais mais de 100 vezes maiores que os de dispositivos que não usaram ouro. Essa diferença resultou da alta poluição e consumo de energia ligados à mineração de ouro. Foi agravada pela densidade do Au, que é sete vezes maior que a do alumínio (Al).

Isso enfatiza que tecnologias livres de chumbo nem sempre garantem redução da ecotoxicidade.

Assim, os pesquisadores observaram que a compreensão geral de que o Pb é a principal fonte de toxicidade nos LEDs de perovskita não é apenas desaconselhável, mas também corre o risco de desviar a atenção de outros poluentes críticos.

No que diz respeito ao custo, a avaliação tecno‑econômica indica que o custo dos futuros PeLEDs será em torno de US$ 100 /m², o que é comparável ao custo dos painéis comerciais de OLED orgânicos.

Portanto, os menores custos e menor impacto ambiental dos PeLEDs podem até permitir que substituam os LEDs existentes. Mas o problema reside em sua longevidade. Essa questão importante, porém, está sendo abordada pelo desenvolvimento acelerado dos LEDs de perovskita, e, com isso, sua expectativa de vida está aumentando.

Os pesquisadores propuseram, na verdade, um tempo relativo de mitigação de impacto (RIMT) como um parâmetro inovador para quantificar a vida útil necessária para que os LEDs de perovskita alcancem a sustentabilidade. O estudo observou:

“RIMT representa o tempo mínimo necessário para mitigar impactos relativos, considerando simultaneamente impactos internos e externos.”

De acordo com o estudo, os LEDs de perovskita precisam alcançar um alvo prático de cerca de 10.000 horas de vida útil para um impacto ambiental positivo. Isso é viável, segundo os pesquisadores. Por enquanto, porém, os melhores PeLEDs atuais podem durar algumas centenas de horas.

Com esta avaliação, os pesquisadores pretendem trazer uma mudança na esfera de pesquisa de LEDs, onde, até agora, o foco tem sido melhorar o desempenho técnico dos LEDs.

“Queremos que o que desenvolvemos seja usado no mundo real. Mas então, nós, como pesquisadores, precisamos ampliar nossa perspectiva. Se um produto tem alto desempenho técnico, mas é caro e não é ambientalmente sustentável, pode não ser altamente competitivo no mercado. Essa mentalidade cada vez mais guiará nossa pesquisa.”

– Muyi Zhang, estudante de PhD no Departamento de Física, Química e Biologia da LiU

O estudo também observou que a eficácia luminosa precisa de mais pesquisas para avançar a eficiência energética dos futuros produtos PeLED.

Empresa inovadora

Universal Display Corp

Embora os LEDs de perovskita estejam na vanguarda do futuro da iluminação e das exibições visuais, o mercado atualmente é dominado por Displays de Cristal Líquido (LCDs) e Diodos Emissores de Luz Orgânicos (OLEDs).

No espaço OLED, a Universal Display (OLED ) Corp (UDC) é um nome proeminente que pesquisa, desenvolve e licencia tecnologias e materiais OLED para exibições e iluminação. 

Fundada em 1994, a UDC tem liderado a inovação em tecnologia OLED com sua tecnologia proprietária UniversalPHOLED de OLED fosforescente. Também desenvolve e vende materiais PHOLED de alto desempenho e oferece várias tecnologias OLED como FOLEDs (OLEDs Flexíveis), que são usados em tablets e smartphones dobráveis; TOLEDs (OLEDs Transparentes), que são usados em janelas e exibições, e WOLEDs (OLEDs Brancos) que são usados em aplicações de iluminação. A empresa também desenvolve e oferece OVJP (Impressão por Jato de Vapor Orgânico). 

Com uma capitalização de mercado de US$ 7,1 bilhões, as ações da OLED, no momento da escrita, estão sendo negociadas a US$ 149,90, alta de 2,84 % no ano. Seu EPS (TTM) é 4,66 enquanto o índice P/E (TTM) é 32,24. O rendimento de dividendos é 1,20 %.

Quanto às finanças da empresa, a Universal Display Corporation reportou recentemente seus resultados do quarto trimestre de 2024. Durante esse período, a receita da empresa foi de US$ 162,3 milhões, alta em relação aos US$ 158,3 milhões do 4T23. Isso incluiu US$ 93,3 milhões em receita de vendas de materiais devido à demanda reforçada por materiais emissores e US$ 64,4 milhões de royalties e taxas de licenciamento. O custo das vendas de materiais, por sua vez, foi ligeiramente maior desta vez, em US$ 34,2 milhões.

O lucro líquido foi de US$ 46 milhões, queda em relação aos US$ 62 milhões registrados no ano passado, e o lucro operacional foi de US$ 52,5 milhões, queda em relação aos US$ 64,7 milhões. O lucro líquido foi de US$ 46,0 milhões ou US$ 0,96 por ação diluída no quarto trimestre. O dividendo trimestral, por sua vez, aumentou 12 % para US$ 0,45 por ação.

Para todo o ano de 2024, a UDC reportou US$ 647,7 milhões em receitas, aumento de 12 % em relação aos US$ 576,4 milhões do ano anterior. O lucro líquido foi de US$ 222 milhões, alta de 9 % em relação a 2023.

“Estamos satisfeitos em relatar que 2024 foi um ano recorde de desempenho financeiro sólido. Em toda a indústria OLED, os roteiros de produtos estão se expandindo, e os principais fabricantes de painéis estão investindo em novas fábricas para atender à demanda crescente, particularmente nos mercados emergentes de TI e automotivo. Acreditamos que este novo ciclo de CAPEX abrirá caminho para capacidade significativa de novos OLEDs, novos produtos OLED e novos adotantes de OLED.”

– CFO Brian Millard

Agora, para 2025, a empresa espera que sua receita esteja na faixa de US$ 640 milhões a US$ 700 milhões. Assim, a UDC prevê um crescimento de até 8 % ou uma queda de 1 % na receita.

Sobre o cronograma para os materiais de fosforescência azul (PHOLED) e a comercialização, a UDC compartilhou que está mais próximo do que nunca, chamando a comercialização de “um salto significativo na tecnologia OLED”. Confiante em sua capacidade de entregar o PHOLED azul, a empresa disse que a introdução comercial levará apenas meses e não anos, embora não espere gerar receita significativa com isso neste ano.

Essa transição de fluorescente para fosforescente azul marca uma grande mudança que levará a um aumento massivo (de 25 % a 100 %) na eficiência luminosa interna para o azul em displays OLED, ao mesmo tempo reduzindo seu consumo de energia.

Quanto ao projeto OVJP, a empresa planeja fechar seu centro OVJP na Califórnia, enquanto uma nova subsidiária chamada Universal Vapor Jet Corporation foi lançada em Cingapura para lidar com a comercialização do OVJP. A UDC acredita que o OVJP seja uma tecnologia de ponta para a fabricação de displays de grande área.

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Conclusão

Os LEDs de perovskita (PeLEDs) estão ganhando muita importância como fonte de luz de próxima geração devido ao seu potencial de alta eficiência e ampla gama de aplicações, tornando‑os promissores para aplicações de exibição e iluminação.

Como mostra o estudo mais recente, seu menor custo e impacto ambiental podem permitir que substituam os LEDs existentes. O impacto ambiental pode ser reduzido significativamente ao focar no ouro em vez do chumbo. Substituir Au por materiais mais sustentáveis como alumínio ou níquel ajuda a enfrentar os desafios da mineração de ouro, reduzindo drasticamente a pegada ecológica da produção de PeLEDs.

Embora os LEDs de perovskita mostrem grande potencial, sua comercialização depende da melhoria da vida útil e da eficiência luminosa. Ao enfrentar os desafios de longevidade juntamente com produção de baixo custo, fabricação sustentável e saída de cores vibrantes, os PeLEDs podem revolucionar o mercado de LEDs e displays e alcançar adoção generalizada.

Estudos Referenciados:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7