Simplificando o Processo de Reciclagem de Metais Críticos Pode Aliviar Escassez e Ônus Ambientais

Importância da Reciclagem de Metais

Mineral resources are inherently limited, and their extraction is energy-consuming and environmentally destructive. The mining industry is a major consumer of fresh water, an emitter of greenhouse gases, causing deforestation and pollution that can last decades if not centuries.

Em teoria, os metais deveriam ser os materiais mais recicláveis, pois são compostos por elementos puros, ao contrário de moléculas orgânicas complexas como os plásticos.

Na prática, isso está longe de ser verdade, com a reciclagem de metais frequentemente imperfeita ou muito consumidora de energia. Isso é especialmente verdadeiro para componentes eletrônicos, que misturam em nível atômico combinações complexas de elementos exóticos como metais raros, cádmio, titânio, tungstênio, etc.

So, it is big news that researchers from Rice University (USA) and Tsinghua University (China) have developed an entirely novel way of recycling metals using intense electric currents. Their results were published in Nature Chemical Engineering on September 25^th, 2024 under the title “Flash separation of metals by electrothermal chlorination”.

Métodos de Reciclagem de Metais

Reciclagem Atual de Metais

Currently, metal recycling mostly relies on hidrometalurgia líquida, or the dissolution of metals in liquid or alkaline water. However, this technique involves substantial water and chemical consumption with problematic secondary waste streams.

Fonte: MEAB

Another option is pirometalurgia, which essentially melts all the mixed metals together and then re-purifies them according to their physical properties (melting point, etc.). The issue is that this method lacks selectivity, so often, the result is still a mix of different metals. It also requires significant energy inputs, reducing its environmental profile.

Aquecimento por Joul de Flash (FJH)

Flash Joule Heating is a method that the research team leader, James M. Tour, has previous experience with para síntese de grafeno and waste disposal.

Fonte: India Education Diary

O FJH consiste em passar uma corrente elétrica através de um material para aquecê-lo rapidamente a temperaturas extremamente altas. A velocidade do processo de aquecimento transforma o material em diferentes substâncias.

Eles descobriram que o método poderia ser aplicado à extração de metais. E parece que poderia ser amplamente aplicado a uma variedade de resíduos eletrônicos. Notavelmente, o método provou ser capaz de separar:

• Tântalo de capacitores.
• Gálio de LEDs.
• Índio de filmes solares usados.

O método alcançou esses resultados sem usar água, ácido ou outro solvente, reduzindo drasticamente a poluição resultante. Não só isso pode funcionar em muitos metais, como também atinge uma pureza de 95% no resultado final, controlando precisamente as condições da reação. No total, o rendimento foi muito satisfatório, de 85%.

Portanto, mesmo que não recupere todo o metal, esse método pode reduzir drasticamente a parcela de resíduos que precisa ser processada com hidrometalurgia ou pirometalurgia.

Perspectivas Futuras do FJH

Reciclagem Eletrônica Universal

Este método foi estudado aqui apenas para reciclar alguns tipos de resíduos eletrônicos. Mais trabalho será necessário para avaliá-lo em outros tipos de eletrônicos que necessitam urgentemente de opções mais eficientes e ambientalmente amigáveis, como, por exemplo, baterias.

Estamos tentando adaptar este método para a recuperação de outros metais críticos a partir de fluxos de resíduos.”

Dr. Bing Deng – Assistant professor at Tsinghua University and co-first author of the study.

Também é provável que mais refinamentos no método possam ser desenvolvidos, como testá-lo em combinação com uma quantidade menor de ácido para encontrar maneiras de aumentar o rendimento total.

“Esta descoberta aborda a questão urgente da escassez de metais críticos e dos impactos ambientais negativos, ao mesmo tempo que incentiva economicamente as indústrias de reciclagem em escala global com um processo de recuperação mais eficiente,”

Dr. Shichen Xu – Postdoctoral researcher at Rice  /  co-first author of the study

Extração Mineral

Conceitualmente, há muito pouca diferença entre reciclagem de metais e extração mineral de minério natural. Em ambos os casos, o metal está incorporado a outros elementos e precisa ser separado de forma forçada para ser purificado e tornar-se utilizável pelas indústrias que o necessitam.

Na mineração também, o refino costuma ser realizado através do uso de água + ácidos, ou calor extremo, ambos em escala massiva. Essa é uma parte fundamental do que torna a mineração tão controversa e ambientalmente destrutiva.

Portanto, o método também pode prometer a extração de lítio e elementos de terras raras, segundo o Dr. Shichen Xu.

Investindo na Reciclagem de Metais

Embora alguns metais como aço e alumínio sejam bem reciclados, outros materiais mais complexos como resíduos eletrônicos ainda são em sua maioria não reciclados, ou processados em condições insalubres e poluentes em países pobres.

Enquanto isso, veículos elétricos, painéis solares, baterias, bombas de calor e pequenos dispositivos eletrônicos são produzidos em quantidades cada vez maiores, acumulando um estoque de material que precisará ser reciclado em poucos anos.

Você pode investir em empresas de reciclagem através de várias corretoras, e pode encontrar aqui, no securities.io, nossas recomendações das melhores corretoras nos Estados Unidos, Canadá, Austrália, Reino Unido, bem como em muitos outros países.

Se você não tem interesse em escolher empresas específicas, pode também considerar ETFs como o Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), o VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS), ou o WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ) que proporcionarão uma exposição mais diversificada para capitalizar na indústria de reciclagem.

Empresas de Reciclagem de Metais

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Entre todos os tipos de resíduos eletrônicos, as baterias podem ser a mais problemática.

Isso ocorre porque não apenas são dispositivos extremamente complexos contendo muitos metais poluentes diferentes, mas também porque representam sempre um risco de segurança devido ao risco de incêndio ou explosão de baterias carregadas. Portanto, embora as baterias sejam geralmente seguras em condições normais, triturá‑las ou fundi‑las para reciclagem cria obviamente esse perigo.

E o volume de baterias que precisam ser recicladas vai explodir 6 vezes até 2030 somente na América do Norte.

Fonte: Li-Cycle

Um ponto de venda crucial da Li‑Cycle é que seu método pode processar pacotes de baterias totalmente carregados, sem a necessidade de desmontar ou descarregar.

Este também é um processo “agnóstico ao formato da bateria”, o que significa que pode funcionar em qualquer tipo de bateria de íon‑lítio, independentemente do fabricante ou do estado da bateria. Como a indústria ainda está longe de se consolidar em um design específico, e a inovação ocorre muito rapidamente, é crucial que um reciclador permaneça capaz de trabalhar eficientemente a longo prazo.

No geral, a empresa alcança uma taxa de recuperação de 95% e pode produzir materiais de alta qualidade, como carbonato de lítio de grau de bateria, a partir das baterias usadas.

Fonte: Li-Cycle

Em 2023 e no início de 2024, a empresa encontrou um obstáculo com enormes estouros de custos na construção de uma importante instalação de processamento em Rochester, NY. Isso ocorreu após uma expansão muito rápida com instalações construídas na América do Norte, Europa e Ásia.

Se concluído e operando em plena velocidade, o Rochester Hub poderia processar até 35.000 toneladas da chamada massa negra (essencialmente baterias trituradas) por ano.

Isso seria um salto enorme em relação às apenas 1.394 toneladas de massa negra produzidas no segundo trimestre de 2024.

Fonte: Li-Cycle

Para obter dinheiro suficiente para concluir Rochester, Li‑Cycle garantiu em março de 2024 um investimento de US$ 75 milhões da gigante de mineração Glencore. Também está buscando um empréstimo de US$ 375 milhões do governo dos EUA como parte do impulso para políticas verdes e reindustrialização no âmbito da IRA dos EUA e da Lei Bipartidária de Infraestrutura.

O processo de empréstimo do DoE agora está bastante avançado, tendo alcançado a etapa 5 de 6 no total. Espera‑se que a construção em Rochester seja reiniciada se o empréstimo for aprovado.

Fonte: Li-Cycle

Outro obstáculo para a empresa tem sido os baixos preços dos materiais, que afetaram toda a cadeia de suprimentos, incluindo os mineradores de lítio. Em resposta, a empresa reduziu seu quadro de funcionários e cortou custos onde possível.

Se o Rochester Hub for bem‑sucedido, a empresa pretende construir três hubs de terceira geração adicionais (Rochester é de segunda geração) no Alabama, Arizona e Alemanha.

Fonte: Li-Cycle

2. Enviri

Anteriormente conhecida como Harsco, a empresa é um gigante na reciclagem de resíduos, com foco em resíduos industriais e de mineração, incluindo metais (40 % de suas vendas totais).

The company is split into 3 parts:

• Harsco Environmental: Processamento de 20 milhões de toneladas de escória por ano para produzir asfalto, blocos de pavimentação, abrasivos, telhas de cobertura e fertilizantes.
• Clean Earth: especializado no manejo de resíduos perigosos, incluindo anualmente 5,6 milhões de lâmpadas, 5,3 milhões de libras de baterias, 5.000 toneladas de eletrônicos, 3,4 milhões de solo contaminado e 71 milhões de galões de água residual.
• Rail: fornecendo soluções de manutenção e construção ferroviária.

Fonte: Enviri

No geral, o segmento de reciclagem/limpeza representa a maior parte do negócio, com 62 % da receita total proveniente da América do Norte. A Clean Earth tem crescido rapidamente, passando de apenas alguns percentuais da receita da empresa em 2019 para quase um terço em 2024.

Fonte: Enviri

A empresa vê uma grande oportunidade de crescimento no tratamento de PFAS (substâncias per- e polifluoroalquil), ou “químicos eternos”, que são cada vez mais uma preocupação e precisam de melhor processamento. O mercado de descarte de PFAS que poderia ser atendido pela Clean Earth da Enviri deve crescer para 3‑5 bilhões.

A empresa também continua focada em identificar métodos adicionais que possam destruir PFAS, em vez de enterrá‑los em aterros ou usar tratamentos de injeção em poços profundos.

Acreditamos que a destruição seja uma tecnologia superior para reduzir riscos e responsabilidades a longo prazo.”

Elizabeth Peterson – Chief Commercial Officer of Clean Earth

À medida que mais e mais regulamentações abordam o problema da poluição não tratada (como PFAS), é provável que empresas como a Enviri se beneficiem disso. Outras oportunidades podem ser encontradas em aço verde e asfalto com emissão negativa de carbono.

A longo prazo, a empresa está considerando vender seus ativos ferroviários, para finalizar sua transformação de um grupo industrial para uma empresa da economia verde. Mas isso pode levar tempo, devido a regulamentações e ameaças a contratos de longo prazo na Europa em caso de venda, levando à pausa na venda do segmento ferroviário por enquanto.