Nos últimos anos, o lítio vem ganhando relevância mundial impulsionada pela crescente demanda nos setores de transporte e energia limpa, através das baterias de íon-lítio, e tem estimulado governos, montadoras, concessionárias e empresas químicas a aumentarem seus planos de investimento para participar e contribuir com este cenário.
As baterias íon-lítio fornecem energia para uma variada gama de produtos, de telefones celulares a laptops e carros elétricos, e a demanda pelo metal continua a crescer. O fornecimento sustentável de baterias de íon-lítio tornou-se um fator estratégico chave.
A demanda por lítio no mercado mundial vem aumentando significativamente nas últimas duas décadas, impulsionada principalmente pela aplicação em baterias recarregáveis de aparelhos eletrônicos, armazenamento de energia em usinas e, cada vez mais, nos veículos elétricos. Contudo, historicamente, o consumo do lítio foi direcionado para cerâmicas, vidros e graxas.
Ainda hoje ele representa parte importante nessas indústrias. O lítio, em menor escala, também é usado em outras indústrias de grande importância, como as farmacêuticas, de polímeros, tratamento de ar, entre outras.
O beneficiamento dos minérios de lítio de pegmatitos e rochas associadas ocorre a partir da concentração de minerais portadores de lítio, que podem ser utilizados diretamente na fabricação de alguns tipos de vidros e cerâmicas. No entanto, na maior parte dos usos industriais é necessário maior processamento, formando sais de lítio purificados, como o carbonato de lítio (Li2CO3) e o hidróxido de lítio monohidratado (LiOH.H2O), este último cada vez mais usado nas novas tecnologias de baterias recarregáveis (Bibienne et al., 2020).
Os principais minerais que contêm lítio nos pegmatitos, em ordem de importância econômica, são: espodumênio, petalita, lepidolita-zinnwaldita, ambligonita-montbrasita, eucriptita e trifilita (figura abaixo). O espodumênio, ainda, é o mineral economicamente mais significativo e com maior distribuição mundial, enquanto que a lepidolita e a zinndwaldita vêm se destacando como minerais importantes para extração do lítio. A ambligonita foi beneficiada no início da exploração do lítio, nos anos de 1980, enquanto que outros minerais de lítio, como a petalita e a triflita, são geograficamente restritos e pouco utilizados no beneficiamento (Bowell et al., 2020).
Até o momento foram concluídos os projetos na Área do Médio Jequitinhonha, localizada no estado de Minas Gerais, e na Província Pegmatítica da Borborema, abrangendo os estados de Paraíba e Rio Grande do Norte, permitindo sugerir novos alvos potencialmente favoráveis à mineralização de lítio.
Os relatórios e mapas estão disponíveis na área “ESTUDOS” e “MAPAS” deste site ou diretamente pelo Repositório Institucional de Geociências – RIGeo do SGB/CPRM. Atualmente estão em desenvolvimento projetos nas áreas Leste de Minas Gerais e Subprovíncia Pegmatítica de Solonópole, no estado do Ceará.
O lítio é o metal mais leve da tabela periódica, faz parte do grupo dos metais alcalinos. É quimicamente muito ativo e nunca ocorre como um elemento puro na natureza, sendo encontrado na condição de composto químico iônico, na forma de um mineral ou como um sal estável.
E por que o lítio é tão importante para as baterias? Por causa do seu potencial eletroquímico, por ser o metal mais leve e por oferecer um bom balanço entre densidade, baixo peso, troca de energia e eficiência energética. A baterias de lítio apresentam grande vantagem quanto a sua densidade de energia, uma vez que que o lítio é um elemento altamente reativo. Uma bateria de íons de lítio é capaz de armazenar 150 watts hora em um quilo de bateria.
As principais características da bateria de lítio são a grande vida útil, ausência do efeito memória (degradação do ânodo e/ou do eletrólito) e grande densidade volumétrica de energia. Além disso, as baterias de lítio se tornaram economicamente viáveis, podendo ser fabricadas em diferentes associações de células e formatos, em busca de maior capacidade, corrente de curto circuito, tensão ou ambas simultaneamente. A tecnologia permite que a bateria seja fabricada para diferentes fins.
O mercado do lítio e dos seus compostos abrange uma ampla e diversificada aplicação. Existem vários tipos de produtos de lítio e muitas são as aplicações, como na indústria de cerâmica e de vidro, siderurgia de alumínio, os lubrificantes industriais, produtos farmacêuticos, a utilização em sistemas de ar condicionado e desumidificadores e, principalmente pela aplicação em baterias recarregáveis, já consolidadas no mercado de aparelhos eletrônicos, armazenamento de energia em usinas e cada vez mais nos veículos elétricos, que vem ganhando espaço no mercado com aumento da demanda mundial por energias alternativas de menor impacto para o meio ambiente, entre muitos outros.
Embora os setores de bateria e armazenamento de energia tenham recebido a maior parte da atenção no setor de lítio ultimamente, em função da crescente demanda por lítio, os outros setores continuam a responder por uma proporção saudável da demanda de lítio. Segundo dados do USGS 2021, o uso do lítio na indústria segue distribuído entre baterias 71%, cerâmicas e vidros 14%, graxas e lubrificantes 4%, produção de polímeros 2%, usos na indústria siderúrgica 2%, tratamento de ar 1% e para outros usos de menor quantidade 6%, mas com grande importância, como em medicamentos pela indústria farmacêutica.
No Brasil, o Lítio é extraído de pegmatitos. O país possui depósitos nas áreas de Minas Gerais e Ceará, além de outras ocorrências que carecem de mais pesquisas. Dados do USGS (2021), indicam que os recursos de Lítio no Brasil totalizam 470.000 toneladas. E de acordo com dados da ANM (2018), a Companhia Brasileira de Lítio (CBL) permanecia sendo a única produtora de concentrados e compostos químicos fabricados a partir de lavras de áreas concessionadas no país.
A Companhia Brasileira de Lítio – CBL é uma empresa 100% nacional, faz a lavra subterrânea de pegmatito litinífero e o beneficiamento do Espodumênio, mineral do qual é retirado o Lítio, nos municípios de Araçuaí e Itinga-MG. A Mina da Cachoeira tem Pegmatitos Litiníferos de excelente qualidade (1.6% LiO2 Superóxido de lítio). Segundo a CBL tem Reservas: 3.4 M ton, com Capacidade: 30.000 ton/ano de Concentrado de Espodumênio (5.5% Li2O), e reservas para 30 anos de operações. E possuem um programa continuo de exploração mineral.
Os Processos
CBL domina a tecnologia integrada minério – concentrado – composto químico. A Mina subterrânea Mina da Cachoeira é operada com método sublevel stoping (Figura 1), com padrões extremos de segurança, incluindo operações com uso de pás carregadeiras comandadas por controle remoto, perfuratrizes Jumbo, software de sequenciamento de lavra e estudos e acompanhamento geomecânico das aberturas geradas durante a lavra. Atualmente, as galerias da Mina da Cachoeira atingem até 180m de profundidade e até 5km de extensão (Informações da CBL).
A usina de beneficiamento é alimentada pelo Pegmatito Litinífero, que passa por britagem e classificação granulométrica, é processado em unidade de meio-denso, obtendo-se o concentrado de Espodumênio – produto final das operações da Mina da Cachoeira.
O concentrado de Espodumênio da Mina da Cachoeira é enviado para a planta química. A produção dos compostos de Lítio inicia-se com o processo da rota ácida com tecnologia adaptada pela CBL para nossas condições específicas, para produzir o Carbonato de Lítio e Hidróxido de Lítio.
O processo de produção do Carbonato de Lítio, composto básico para a produção dos demais derivados, consiste em calcinar o Espodumênio para torná-lo suscetível ao ataque ácido, que em seguida é moído e sulfatado com Ácido Sulfúrico. Este material é lixiviado com água, sua polpa é filtrada e o resíduo sólido é o silicato de alumínio. A solução separada é purificada para ser tratada com Carbonato de Sódio e, assim precipitar o Carbonato de Lítio. A água mãe da centrifugação do Carbonato, posteriormente reciclada para recuperar o Lítio residual, é basicamente uma solução de sulfato de sódio que contém um pouco de Lítio; após resfriamento, o Sulfato de Sódio Decahidratado é precipitado e desidratado num secador para se obter o subproduto sulfato de Sódio Anidro.
Parte do Carbonato de Lítio úmido é seca, resfriada e embalada em sacos plásticos para produção e comercialização do grau técnico ou do tipo peletizado. O restante, ainda úmido, é encaminhado como produto intermediário para produção do Hidróxido de Lítio. O processo de produção do Hidróxido de Lítio consiste em preparar uma polpa com o Carbonato de Lítio e adicionar Hidróxido de Cálcio. Segue-se uma etapa de separação sólido-líquido na qual a solução de Hidóxido de Lítio diluída é separada do Sólido residual. A solução diluída é evaporada, concentrada e filtrada antes de ser resfriada para cristalizar o Hidóxido de Lítio Monohidratado. Em seguida, é separado por centrifugação e embalado em big bags, sacos plásticos ou em barricas de papelão para comercialização.
Também no Jequitinhonha, está sendo executado o Projeto da Sigma Lithium (Grota do Cirilo), que planeja 220 mil toneladas de lítio ao ano, com investimentos de R$ 647 milhões. As produções deverão ter início em 2022 na primeira fase e, em 2023, na segunda. Já a AMG, com mina em Volta Grande, entre os municípios de Nazareno e São Tiago, na região Central, tem contrato de venda antecipada de 200 mil toneladas de concentrado de lítio nos próximos cinco anos. O investimento previsto é de R$ 838,9 milhões.
De acordo com dados da ANM (2018), a AMG Mineração, com áreas em Nazareno (MG), aguardava a aprovação de um relatório de reavaliação de novas reservas, em que solicitou o aditamento de uma reserva de minério de lítio (espodumênio) na Mina Volta Grande. Dados mais recentes na mídia (janeiro, 2021), a AMG Mineração fechou contrato de venda antecipada de 200 mil toneladas de concentrado de lítio para os próximos cinco anos, que financiará a expansão da mina Volta Grande, entre os municípios de Nazareno e São Tiago, na região Central de Minas Gerais. O acordo foi fechado pela subsidiária brasileira do grupo sediado em Amsterdã, a AMG Brasil, baseado na produção de 40 mil toneladas/ano.
Temos, todavia, potencial para mais no Brasil. E, por isso, o SGB desenvolve o Projeto Avaliação do Potencial de Lítio no Brasil, que tem como objetivo principal ampliar o conhecimento das ocorrências de lítio associadas a pegmatitos no país.
O lítio é extraído de três tipos de depósitos: salmouras, pegmatitos e argilas. Atualmente, as salmouras continentais e os pegmatitos são as principais fontes para a produção comercial de lítio. Cada um com diferentes requisitos de projeto, métodos de extração e tempos de processamento.
Como já comentado, no Brasil a presença do Lítio é em pegmatitos. O Serviço Geológico do Brasil desenvolve o Projeto Avaliação do Potencial de Lítio no Brasil, que faz parte do Programa Geologia, Mineração e Transformação Mineral, do governo federal. O programa tem como finalidade ampliar o conhecimento das ocorrências de lítio associadas a pegmatitos no Brasil. Trata-se de um projeto com foco prospectivo, que visa detalhar a distribuição regional desse insumo, seus aspectos descritivos e genéticos, guias prospectivos e modelos exploratórios de forma a permitir um panorama geral do lítio no país. A proposta fundamental dessa avaliação é indicar possíveis ampliações de áreas mineralizadas conhecidas e propor áreas potenciais para a descoberta de novos depósitos do metal.
Na primeira fase do Projeto foi estudada a – Área do Médio Jequitinhonha, Nordeste de Minas Gerais, onde se encontra parte da Província Pegmatítica Oriental do Brasil, atualmente a principal área produtora e detentora das reservas de lítio do Brasil. Estamos na finalização da fase II do projeto, desenvolvida na Província Pegmatítica da Borborema (PPB), localizada na porção central dos Estados do Rio Grande Norte e Paraíba, no Nordeste do Brasil. Considerada uma das principais províncias pegmatíticas do Brasil, possui grande relevância estratégica e na economia mineral nacional, atendendo ao longo dos anos demandas regionais e mundiais de mercado.
A PPB possui 1665 corpos pegmatíticos catalogados, foram encontradas e catalogadas ao todo 59 ocorrências de pegmatitos com lítio pelo projeto Avaliação do Potencial de Lítio no Brasil – FASE II. Vamos entregar, no final do primeiro semestre de 2022, um Informe de Recursos Minerais da área e o Mapa de Favorabilidade para Lítio na Província. Temos áreas planejadas para pesquisa até 2030. Neste ano de 2022, iniciaremos pesquisa na Província Pegmatítica de Solonópole-CE e na região leste de Minas Gerais. O país tem outras áreas potenciais selecionadas para pesquisa.
Os impactos ambientais da mineração são diversos e apresentam-se em diversas escalas: desde problemas locais específicos até alterações biológicas, geomorfológicas, hídricas e atmosféricas de grandes proporções. Os principais são:
Como esses impactos podem ser minimizados? Para minimizar os impactos ambientais é imprescindível: