Indústria do lítio: necessidade de melhorar a pegada de carbono e o consumo de água
Matérias-primas em uma bateria de carro, usando um exemplo de 200 kg. Fonte ISE AG
Não importa qual química da bateria prevalecerá nos carros elétricos nos próximos anos: o lítio continuará sendo um componente insubstituível nas baterias de acionamento no futuro. A demanda pelo metal leve aumentará dramaticamente nos próximos anos - e com ela os problemas ecológicos associados à mineração.
Apesar da pandemia de Covid e da guerra na Ucrânia, a demanda por carros elétricos está ganhando força. Até porque os políticos de vários países estabeleceram uma data de validade para a produção de carros a combustão - a UE estabeleceu um prazo de 2035.
Em 2022, mais de 17 milhões de carros elétricos (incluindo híbridos plug-in) estarão nas estradas em todo o mundo, metade deles na China. Em 2021, o número de novos registros em todo o mundo foi de sete milhões. Na Alemanha, o governo federal quer dobrar o número de veículos elétricos para 2030 milhões até 15. Segundo a Agência Internacional de Energia, para alcançar a neutralidade climática global até 2050, dois bilhões de carros elétricos teriam que estar nas estradas do mundo.
Gargalos de lítio inevitáveis
A eletromobilidade é, portanto, um dos principais impulsionadores da demanda de lítio. Segundo estimativas da indústria do lítio, três quartos da demanda de lítio vem de baterias para carros elétricos. Em 2021, a produção global de lítio foi de quase 100.000 toneladas de lítio metálico puro. Um aumento de 21% em relação ao ano anterior. O consumo aumentou ainda mais em 2021 em um terço, para 93.000 toneladas. A empresa de análise Fastmarkets espera que a demanda seja ligeiramente superior à oferta já no próximo ano. Espera-se que esta tendência se intensifique continuamente até 2030. Por volta de 2028, muitos analistas esperam uma grave escassez de produtos de lítio com capacidade para bateria.
A eletrificação da mobilidade em prol da proteção do clima está levando a uma corrida cada vez mais agressiva pelo acesso ao “ouro branco” diante da previsível escassez. Ao mesmo tempo, no entanto, a importância de os metais da bateria serem extraídos de maneira ambientalmente correta e socialmente responsável está se tornando cada vez mais importante. Os fabricantes de automóveis alemães, em particular, estão muito interessados no lítio sustentável, principalmente por causa da lei da cadeia de suprimentos. Porque os carros “limpos” são tão limpos quanto sua cadeia de suprimentos. Então, de onde vem o lítio em carros elétricos fabricados na Alemanha e que pegada a mineração e o processamento posterior deixam para trás? Segundo a empresa, o lítio em veículos elétricos da Mercedes Benz AG e do Grupo Volkswagen vem da Austrália e do Chile, enquanto a BMW vem da Austrália e da Argentina.
Spodumene, um minério de lítio
Mais da metade do "ouro branco" extraído no mundo atualmente vem da Austrália, onde 55.000 toneladas de lítio foram extraídas no ano passado. O lítio é extraído do espodumênio, um minério que contém lítio, na mineração clássica a céu aberto. Com um salário de seis por cento, os depósitos australianos são muito atraentes. A Austrália Ocidental também abriga a maior mina de lítio do mundo, Greenbushes, que pertence a americanos, chineses e australianos. A gigante química norte-americana Albermarle detém 49 por cento, a produtora chinesa de lítio Tianqi 26,01 por cento e a mineradora australiana IGO 24,99 por cento. O US Geological Survey estima as reservas da Austrália em 5,7 milhões de toneladas.
Por navio a diesel para a China
No entanto, o minério de lítio ainda não foi processado na Austrália. É trazido para a China por navios movidos a diesel. Para tornar o lítio adequado para baterias, o minério é aquecido a 1000 graus Celsius em usinas de conversão de energia intensiva, geralmente movidas a carvão, e tratado com produtos químicos para obter carbonato de lítio ou hidróxido de lítio.
Segundo cálculos de Roskill, nove toneladas de CO2 são emitidas por tonelada de carbonato de lítio equivalente refinado (LCE). Com a demanda por lítio aumentando nesta década, Roskill projeta que as emissões de carbono da produção de lítio aumentarão seis vezes até 2. Embora a produção de carros elétricos seja mais intensiva em CO2030 do que a dos carros a combustão, muitos estudos concluem que eles reduzem a mochila de CO2 ao longo da vida do carro e geralmente são mais ecológicos do que os motores a combustão. No entanto, questões permanecem sem resposta, como a eficiência da produção de baterias e quais fontes de energia serão usadas para carregar o número crescente de carros elétricos. Além disso, conforme recomendação do fabricante, as baterias devem ser substituídas a cada oito a dez anos.
Afinal, o equilíbrio de CO2 do lítio australiano pode melhorar em breve durante o transporte. Desde maio, a joint venture sino-australiana Tianqi Lithium Energy Australia é a primeira refinaria de lítio da Austrália a produzir hidróxido de lítio. A concorrente norte-americana Albermarle também construiu uma refinaria de lítio 100 quilômetros ao norte da mina Greenbushes. Mas levará alguns anos até que ambas as refinarias possam processar capacidade suficiente e muitas toneladas de minério de lítio terão deixado os portos australianos para a China.
A pegada de carbono do lítio está crescendo
O Argonne National Laboratory, um instituto de pesquisa do Departamento de Energia dos Estados Unidos, estima a proporção de emissões de CO2 do carbonato de lítio em uma bateria de íon-lítio em cerca de quatro por cento. A consultoria de gestão Minviro, especializada em análises de ciclo de vida para mineração, refere-se às previsões de mercado que assumem que o carbonato de lítio será cada vez mais substituído pelo hidróxido de lítio no futuro porque garante um alcance maior devido à maior densidade de energia. Para obter o hidróxido de lítio, são necessários processos adicionais, que estão associados a um maior consumo de energia e, portanto, a maiores emissões.
No entanto, as emissões da produção de hidróxido de lítio variam muito dependendo da fonte de lítio. Em uma análise de ciclo de vida, a Minviro calculou as emissões para diferentes fontes. O hidróxido de lítio para baterias, que vem dos salares da Argentina, vem em primeiro lugar com oito toneladas de CO2 por tonelada. Com 15 toneladas, o hidróxido de lítio do espodumênio australiano tem emissões quase duas vezes maiores. Se a indústria do lítio não conseguir reduzir significativamente as emissões de carbono durante a produção, a proporção atribuída ao lítio em uma bateria aumentará de quatro para 20 a 30 por cento.
Estresse hídrico no triângulo do lítio
A produção de lítio na América do Sul é considerada mais favorável ao clima. 70% das reservas mundiais de lítio estão localizadas no chamado triângulo do lítio, que se estende pelos planaltos secos do Chile, Argentina e Bolívia. O metal leve é obtido aqui da água salgada que é bombeada de uma profundidade de várias centenas de metros para a superfície em bacias de evaporação. O teor de lítio da salmoura está bem abaixo de um por cento. Leva até doze meses para que a água evapore antes que o teor de lítio aumente para seis por cento. Embora o processo de evaporação seja demorado, utiliza apenas energia solar natural, o que tem um efeito positivo no balanço de CO100. Um estágio preliminar de carbonato de lítio com capacidade para bateria é produzido no local, a maior parte do qual também é enviada para a China para processamento. Embora a pegada de carbono seja apenas um terço da do lítio do espodumênio australiano, a extração solar pressiona os sistemas hídricos na área extremamente árida. Até dois milhões de litros de água são usados para uma tonelada de lítio.
O Triângulo de Lítio na zona árida da América do Sul
70% do lítio derivado de salmoura vem de áreas classificadas como de alto risco para a água pelo Atlas de Riscos Hídricos do World Resource Institute. Os moradores, em sua maioria indígenas que viveram à beira do deserto cultivando e criando animais por séculos, reclamaram da escassez de água desde que o lítio foi extraído em grande escala. Entre 2000 e 2015, 21% a mais de água foi retirada da região do Atacama do que a fornecida pela chuva ou água derretida.
Sistemas de águas subterrâneas de caixa preta
Os moradores também observam um declínio no número de flamingos, que têm como habitat os lagos salgados em altitudes de até 4000 metros. Os animais, adaptados a águas muito salgadas, ali se reproduzem e se alimentam de artêmias. Um estudo de pesquisadores britânicos publicado este ano agora confirma as observações dos moradores. Segundo os autores, o número de animais no Salar de Atacama, onde se concentra a mineração de lítio, diminuiu de dez a doze por cento. Eles atribuem a perda à mineração de lítio porque, segundo os pesquisadores, o número de flamingos permaneceu constante em áreas comparáveis onde não há mineração de lítio. A mineração altera as concentrações de sal nos salões, o que afeta o ecossistema.
Os cientistas também suspeitam que a remoção de grandes quantidades de água salgada tenha um impacto negativo nos reservatórios de água doce vizinhos, porque eles afundam e ficam salinizados. As empresas Albermarle e SQM, que extraem lítio no Chile, negam que o declínio da água tenha algo a ver com a produção de lítio. Embora o Chile tenha experimentado uma seca historicamente única por doze anos, quase não existem estudos que abordem a pesquisa dos sistemas de água subterrânea e os efeitos da mineração de lítio.
As montadoras alemãs Mercedes-Benz, Volkswagen e BMW estão tentando lançar luz sobre partes de suas cadeias de suprimentos, encomendando estudos e dialogando com as partes interessadas locais. Este ano, a University of Massachusetts Amherst e a University of Alaska Anchorage estão divulgando um estudo encomendado pela BMW e pela BASF. Ela chega à conclusão de que a extração de água salgada durante a mineração de lítio não se correlaciona com mudanças nas águas superficiais ou nas águas subterrâneas. Os autores descobriram que a água nos ecossistemas tem mais de 65 anos. Isso significa que os sistemas hídricos estão respondendo às mudanças no uso da água e no clima muito mais lentamente do que se pensava anteriormente. Décadas podem se passar antes que os efeitos da mineração de lítio possam ser vistos nos sistemas hídricos, o que requer monitoramento de perto.
Ao contrário do Chile, onde o lítio é extraído desde a década de 1980, a mineração de lítio em larga escala é relativamente nova na vizinha Argentina. Desde 2015, uma joint venture entre a mineradora australiana Allkem, a comerciante de metais japonesa Toyota Tsusho e o governo regional produz lítio no Salar Olaroz-Cauchari. Há também uma série de projetos de mineração em andamento. Os vizinhos do Salar Olaroz-Cauchari agora também reclamam de problemas no abastecimento de água. Junto com cientistas e organizações não-governamentais, eles pedem uma moratória na mineração de lítio na Argentina até que os sistemas de águas subterrâneas e os efeitos da mineração de lítio sejam melhor estudados. Mas o governo do estado altamente endividado tem grande interesse em ganhar a vida com a mineração de lítio. Foi apenas neste ano que a estatal de gás e petróleo YPF decidiu explorar a própria mina de lítio em Fiambala, no oeste da província de Catamarca.
BMW confia no DLE
DLE, Direct Lithium Extraction, é considerada uma alternativa mais ecológica às bacias de evaporação. A empresa norte-americana Livent vem usando este método com sucesso há muitos anos no Salar de los Muertos, na Argentina. O método garante o uso sustentável da água e minimiza o impacto nos ecossistemas locais, enfatiza o BMW Group, que assinou um contrato de fornecimento plurianual com a Livent em 2021 no valor de 285 milhões de euros. Além disso, a Livent, cujos clientes incluem a Tesla, fornece dados importantes sobre o estudo iniciado pela BMW sobre mineração responsável de lítio, de acordo com o grupo.
O DLE compreende várias técnicas diferentes nas quais o lítio é extraído da salmoura. Isso inclui precipitação química, adsorção, extração por solvente ou tecnologias de membrana. O desafio é que o DLE deve ser adaptado à respectiva fonte de lítio, uma vez que a composição mineral das salmouras varia muito. O procedimento vivo não pode, portanto, ser transferido um a um para outros salários. A Livent é uma das poucas empresas que produzem lítio comercialmente usando DLE. Empresas como a australiana Vulcan Energy, que quer extrair lítio no Rheingraben alemão, ainda estão procurando a tecnologia DLE certa que também possa ser usada em larga escala.
Instituto de Terras Raras e Metais, novembro de 2022
