Sinergia da reciclagem e processamento de minerais críticos para baterias de íons de lítio

SINERGIA DA RECICLAGEM E PROCESSAMENTO DE MINERAIS CRÍTICOS PARA BATERIAS DE ÍONS DE LÍTIO Como integrar minerais críticos, reciclagem e produção de materiais catódicos pode elevar o valor agregado brasileiro André Ferrarese e Luciana Assis Gobo, Tupy SA A oportunidade brasileira em baterias O Brasil não precisa escolher entre mineração e reciclagem para participar da cadeia de baterias. A oportunidade mais robusta é integrar as duas fontes de matéria-prima em uma mesma plataforma de beneficiamento químico, capaz de transformar concentrados minerais, subprodutos e rejeitos selecionados, sucata de fabricação e baterias ao fim de vida em sais de alta pureza e, progressivamente, em materiais ativos para novas células. Essa integração reduz risco de abastecimento, aumenta o aproveitamento de ativos industriais e desloca a captura de valor da exportação de minério para produtos químicos e materiais tecnológicos.

O ponto central é simples: a origem do metal muda, mas várias operações que levam o metal até o grau bateria são semelhantes. Depois de concentrar fisicamente uma bateria e produzir black mass, ou depois de preparar um concentrado mineral, ambos podem seguir por rotas hidrometalúrgicas de lixiviação, purificação, extração por solventes e precipitação seletiva. A capacidade de operar essas rotas com flexibilidade é o elo que aproxima a mineração convencional da mineração urbana.

O desenvolvimento Tupy O caminho de orquestração realizada pela Tupy com diferentes ICTs e instrumentos do ecossistema de inovação nacional para o desenvolvimento de nova rota de produtos e negócios para a companhia em seu processo de busca em horizonte de novos negócios é apresentado abaixo:

2016–2019 — Estudo sobre transição energética O que é: estudo estratégico que identificou a eletrificação e a circularidade de baterias como nova frente tecnológica. Parceiro: Conselho da Tupy. Instrumento de inovação: estudos estratégicos internos e direcionamento de portfólio.

2019–2021 — Decisão de atuar na reciclagem de baterias de íons de lítio O que é: estruturação da tese de negócio e das competências iniciais em logística reversa, engenharia de materiais e metalurgia. Parceiro: equipes internas da Tupy. Instrumento de inovação: estudos internos e desenvolvimento tecnológico corporativo.

2021–2023 — Processo hidrometalúrgico para baterias de veículos elétricos O que é: desenvolvimento de processo de reciclagem para recuperar metais críticos de baterias de veículos elétricos com alta pureza. Parceiro: USP, especialmente competências de metalurgia e reciclagem de materiais. Instrumento de inovação: Embrapii.

2022–2025 — Modelo de sanidade para baterias de segunda vida O que é: desenvolvimento de método para avaliar o estado de saúde das baterias e sua viabilidade para reutilização em aplicações de segunda vida. Parceiro: SENAI. Instrumento de inovação: Embrapii.

2022–2024 — Ressíntese de materiais para baterias O que é: recuperação de materiais de baterias e sua ressíntese para aplicação em novos materiais catódicos, buscando desempenho equivalente ao material virgem. Parceiros: SENAI e BMW. Instrumento de inovação: Rota 2030.

2023–2025 — Extensão do processo para baterias eletrônicas O que é: adaptação da rota de reciclagem para baterias de equipamentos eletrônicos, ampliando a flexibilidade de alimentação da planta. Parceiro: USP. Instrumento de inovação: Embrapii.

2024–2027 — Planta-piloto de célula de baterias O que é: implantação de infraestrutura piloto para produção e validação de células de baterias, conectando materiais reciclados à fabricação de novas células. Parceiros: SENAI e 26 empresas. Instrumento de inovação: Embrapii Estruturante.

2025–2028 — Planta-piloto para terras raras e ímãs O que é: desenvolvimento de rota e infraestrutura para processamento e reciclagem de terras raras e ímãs permanentes, ampliando a atuação para outros minerais críticos. Parceiros: SENAI e 33 empresas. Instrumento de inovação: Fundep e SENAI Estruturante, no âmbito do MagBras.

2025–2028 — Planta de demonstração para reciclagem de baterias O que é: implantação de planta de demonstração da Tupy para reciclagem de baterias, voltada à validação industrial da recuperação de materiais críticos. Parceiros: IPT, cinco empresas engajadas e apoio de formação de talentos pelo IEL. Instrumento de inovação: subvenção econômica da Finep.

Diante dessas competências sua conexão envolve processos de reciclagem de baterias descartadas levando a desmontagem, produção de black mass e nova recuperação de minerais para novas baterias, como também a possibilidade processar esses minerais para a produção de novo material catódico (base de novas células), como inclusive prover sinergia em processamento em produtos da mineração tanto na produção de maior valor agregado através do aumento de pureza (Lítio é exportado pelo Brasil com 5% de pureza e Níquel entre 15 e 25% de pureza) como recuperação de rejeitos e produção de outros produtos ainda não relevantes na produção brasileira como Cobalto, presente no rejeito de Níquel.

Por que os minerais críticos passaram a ser uma questão industrial A eletrificação da mobilidade e a expansão do armazenamento estacionário elevaram a relevância de lítio, níquel, cobalto, manganês e grafite. Esse artigo destaca que a demanda por minerais críticos tende a crescer fortemente até 2030, enquanto a oferta primária responde lentamente. Entre descoberta, avaliação, licenciamento, implantação e início efetivo de uma mina, o ciclo pode alcançar 15 a 20 anos. Não se trata, portanto, apenas de disponibilidade geológica. Trata-se de tempo, logística, capacidade de refino, qualificação de produto e concentração geopolítica.

Essa concentração é particularmente relevante para materiais de bateria. A produção e, sobretudo, o refino de vários elementos permanecem concentrados em poucos países. Para fabricantes de células, montadoras e produtores de sistemas de armazenamento, isso se traduz em volatilidade de preços, risco de interrupção e exigência crescente de rastreabilidade ambiental. A reciclagem não substitui a mineração no curto prazo, porque o estoque de baterias em fim de vida ainda está em formação. Mas ela cria uma segunda fonte doméstica de metais e, quando conectada ao beneficiamento mineral, pode acelerar a criação de escala industrial antes mesmo de haver grandes volumes de descarte automotivo.

O conceito de sinergia entre mina, fábrica de células e reciclagem A sinergia não significa simplesmente colocar diferentes materiais no mesmo reator. Ela começa com caracterização e segregação de alimentações: minério ou concentrado primário, rejeito tecnicamente recuperável, subproduto industrial, sucata de produção de eletrodos e black mass têm composições, impurezas e riscos distintos. A integração acontece quando uma mesma arquitetura industrial é desenhada para receber essas correntes de maneira controlada e produzir especificações padronizadas de sais ou precursores.

No caso das baterias, o pré-tratamento físico separa plásticos, frações metálicas e o concentrado de materiais ativos chamado black mass. Sua qualidade é decisiva: menor contaminação por cobre, alumínio, ferro e outras impurezas reduz consumo de reagentes e facilita a purificação. A etapa seguinte pode ser hidrometalúrgica. Em meio aquoso, os metais são dissolvidos e depois separados seletivamente, permitindo recuperar níquel, cobalto, manganês e lítio em compostos com alta pureza. Para as rotas descritas no artigo, as recuperações globais superam 95% para cobalto, níquel e cobre, e a recuperação de lítio pode situar-se entre 80% e 95%, conforme a tecnologia e a alimentação.

O mesmo conjunto de operações unitárias é familiar à metalurgia extrativa. Soluções oriundas de concentrados ou rejeitos de sulfetos, lateritas de níquel ou minerais de lítio também podem exigir lixiviação ácida, remoção de impurezas, extração por solventes, troca iônica e precipitação. O ganho está em compartilhar infraestrutura, conhecimento analítico, utilidades, tratamento de efluentes e capacidade de cristalização, sem reduzir o rigor necessário para cada corrente de entrada.

O que muda para a produção de baterias com conteúdo reciclado A produção de baterias não requer que um material reciclado seja tratado como uma categoria inferior. O requisito é outro: composição química controlada, baixo nível de impurezas e desempenho eletroquímico comprovado. O estudo analisado relata resultados de ressíntese em que materiais recuperados apresentaram eficiência de extração superior a 90% para metais críticos e possibilitaram a fabricação de novos materiais catódicos. As células produzidas com esses materiais tiveram capacidade e eficiência equivalentes às de células obtidas com minerais virgens, desde que a purificação e a formulação fossem adequadas.

Essa conclusão tem implicação direta para a estratégia industrial. A reciclagem mais simples, que recupera apenas uma liga metálica ou um produto intermediário, é importante, mas deixa parte relevante do valor fora da cadeia local. A rota de maior valor é a que entrega sais grau bateria, precursores ou material catódico pronto para ser incorporado em células. Ela demanda mais engenharia de processo, controle de qualidade e validação junto ao fabricante de célula, mas também cria maior barreira tecnológica e maior conteúdo nacional.

Há ainda um efeito de escala. Durante os próximos anos, a sucata de fabricação e as baterias eletrônicas podem complementar as baterias automotivas em fim de vida. Em vez de esperar o grande volume de descarte de veículos elétricos, a planta pode operar com um portfólio de alimentações, desde que tenha flexibilidade química, sistemas rigorosos de recebimento e rastreabilidade por lote. Isso melhora a taxa de utilização dos ativos e acelera a curva de aprendizagem para a futura produção em maior escala.

Rejeitos e minerais brasileiros como alavanca de valor O potencial brasileiro não depende apenas de descobrir novas jazidas. Em muitos casos, há valor a ser investigado em correntes já geradas pela mineração e pelo processamento mineral: rejeitos, estéreis, finos, lamas, subprodutos de concentração e soluções industriais. Nem toda corrente é economicamente recuperável, e não seria correto tratá-las genericamente como “minérios escondidos”. A oportunidade surge quando existe teor recuperável, mineralogia favorável, volume consistente, logística viável e possibilidade de integração com uma rota de purificação que produza uma especificação demandada pelo mercado.

O artigo apresenta exemplos que ajudam a orientar a busca. Resíduos de flotação ricos em pirita e pirrotita podem participar de rotas de lixiviação integrada com materiais catódicos; soluções de lateritas podem demandar separação seletiva de níquel e cobalto; e minerais de lítio podem seguir por purificação e precipitação até compostos de lítio. A lição não é que uma mesma fórmula serve para todos os materiais, mas que a plataforma hidrometalúrgica pode ser modular: ajusta-se a química de lixiviação, a sequência de separação e o destino das impurezas, preservando equipamentos e competências comuns.

Para o Brasil, isso abre três camadas de oportunidade. A primeira é recuperar mais valor de minerais críticos primários e reduzir a exportação de produtos pouco processados. A segunda é transformar rejeitos e subprodutos em fontes adicionais de elementos estratégicos, quando tecnicamente comprovado. A terceira é combinar essas fontes com materiais reciclados para produzir sais e precursores com menor pegada de carbono e maior segurança de suprimento. A soma das três camadas é mais relevante do que cada uma isoladamente.

Implicações para a agenda brasileira A cadeia de baterias deve ser entendida como uma cadeia de materiais, e não somente como uma cadeia de montagem de veículos ou de importação de células. A vantagem brasileira pode nascer da combinação de base mineral, indústria química e metalúrgica, mercado automotivo, energia renovável e capacidade de reciclagem. O objetivo estratégico não precisa ser reproduzir toda a cadeia global imediatamente. Pode ser dominar elos específicos de alto valor: caracterização, pré-tratamento seguro, recuperação de metais, sais grau bateria, materiais catódicos e qualificação de conteúdo reciclado.

Regulação, financiamento e compras corporativas têm papel relevante. Metas de recuperação e de conteúdo reciclado, a exemplo das diretrizes mais avançadas já adotadas na Europa, criam demanda previsível. Programas de inovação podem reduzir o risco das etapas de demonstração e qualificação. Empresas de mineração, recicladores, universidades, fabricantes de materiais, produtores de células e montadoras precisam trabalhar em projetos integrados, porque a especificação final do produto deve orientar todo o fluxo, da origem mineral à nova bateria.

Conclusão A circularidade das baterias não começa quando o veículo chega ao fim de vida. Ela começa na escolha de como minerais primários, rejeitos, subprodutos e materiais reciclados serão transformados em produtos de alta pureza. Ao integrar mineração, reciclagem e produção de materiais para células, o Brasil pode reduzir dependências, elevar o valor de seus recursos e construir uma indústria mais resiliente. A oportunidade não está em tratar resíduos como um fim de linha, mas em enxergá-los - junto com os minerais críticos - como parte de uma mesma plataforma de materiais para a transição energética.

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