Pesquisadores em Sudbury, Ontário, estão trabalhando na ampliação da tecnologia alimentada por bactérias, em um esforço para recuperar metais valiosos de resíduos de minas antigas.
Uma instalação piloto operada pela MIRARCO Mining Innovation está testando como os micróbios podem decompor os rejeitos da mina – os restos de rocha e sedimentos da mineração – e liberar minerais críticos como níquel, cobalto e cobre em um processo conhecido como biolixiviação.
Embora a tecnologia de biolixiviação seja um elemento básico na mineração internacional, sendo utilizada em cerca de 30 minas em todo o mundo, o Canadá ainda não conseguiu uma implementação comercial em grande escala, de acordo com Nadia Mykytczuk, CEO da MIRARCO, o braço de investigação da Universidade Laurentian.
Mykytczuk estava entre aqueles que conversaram com a CBC durante uma recente visita à instalação piloto de 10.000 pés quadrados em Sudbury, inclusive para ver em primeira mão como funciona a biolixiviação.
Embora os pesquisadores tenham se mudado para as instalações em maio passado, seu trabalho levou anos para ser elaborado.
“Os rejeitos são um material muito comum que você vê aqui em Sudbury ou em qualquer comunidade mineradora”, disse Mykytczuk. Somente em Sudbury, os rejeitos contêm entre US$ 8 bilhões e US$ 10 bilhões em níquel, disse ela.
Possíveis riscos ambientais
Apesar do valor estimado dos resíduos, as empresas ainda não investiram dinheiro no reprocessamento dos rejeitos devido ao custo significativo de envio do material de volta à fundição.
Em vez disso, os rejeitos são normalmente misturados com água e armazenados em grandes lagoas – levantando preocupações sobre os riscos ambientais a longo prazo.
Jaime Kneen, co-líder do programa nacional da MiningWatch Canada, disse que existem dois riscos principais: como o material se comporta quimicamente e se permanece fisicamente estável ao longo do tempo.
Uma preocupação é que os rejeitos possam gerar ácido e liberar metais que podem vazar lentamente para o ambiente circundante.
Para limitar essas reações, os rejeitos são frequentemente armazenados debaixo d’água. Mas isso cria outro risco, segundo Kneen.
“Agora temos centenas de milhões de toneladas de material que está húmido e instável e que tem de ser retido por uma barragem, que tem de estar intacta durante séculos, se não milénios, para evitar que esse material caia no resto da paisagem ou seja arrastado por uma inundação”, disse ele.
Kneen destacou as potenciais consequências caso estas estruturas falhem, citando o colapso da barragem de rejeitos da mina Mount Polley, em 2014, na Colúmbia Britânica, que causou a libertação de resíduos tóxicos da mina em lagos e riachos adjacentes.
Se essas estruturas falharem, as consequências poderão ser graves, disse Kneen. Ele apontou para a falha em 2014 da barragem de rejeitos da mina Mount Polley, na Colúmbia Britânica, que fez com que resíduos tóxicos da mina entrassem em lagos e riachos próximos.
Apelo a um desenvolvimento mineral mais crítico
Tanto os governos federal como os governos provinciais intensificaram significativamente os apelos ao desenvolvimento mineral crítico para garantir cadeias de abastecimento de tecnologias de energia limpa – como baterias de veículos eléctricos – e defesa nacional devido à crescente procura global e à necessidade de reduzir a dependência de fornecedores adversários.
Mykytczuk disse que a biolixiviação é uma forma de atender tanto à demanda por minerais críticos quanto à limpeza da mineração.
“Se quisermos encontrar uma fonte de minerais críticos no curto prazo, os resíduos da mina são uma oportunidade fantástica. Há potencial para extrair milhares de milhões de dólares destes minerais críticos num espaço de tempo muito curto.
“Queremos garantir que essas tecnologias cheguem às mãos da indústria. Portanto, precisamos construir espaços maiores como este (instalação em Sudbury) para ampliar isso.”
Trabalho semelhante está em andamento em outras partes do Canadá, embora grande parte ainda esteja em seus estágios iniciais.
Em Nunavut, a Canadian North Resources testou a biolixiviação em seu projeto Ferguson Lake; no norte de Alberta, uma empresa de exploração está a estudar se os micróbios poderiam ajudar a extrair elementos de terras raras do xisto negro.
O projeto Sudbury está entre vários que recebem apoio através do programa federal de Pesquisa, Desenvolvimento e Demonstração de Minerais Críticos, que visa aproximar tecnologias como essa do uso comercial.
Como funciona a biolixiviação
O processo de biolixiviação começa com a trituração dos rejeitos e sua mistura com uma solução líquida que alimenta as bactérias. É também quando os micróbios são introduzidos na mistura.
À medida que as bactérias se alimentam dos minerais, as reações químicas permitem que os metais se separem e se movam para o líquido.
A pasta resultante é então movida através de uma série de reatores, onde o processo continua. O metal, que agora está na forma líquida, é então extraído.
Pesquisadores dentro do laboratório estão trabalhando para replicar como o processo funcionaria em uma grande operação de mineração.
Isso significa conceber um sistema em que o material se mova continuamente através de uma série de tanques, em vez de ser processado em lotes separados, explicou Emmanuel Ngoma, cientista sénior da MIRARCO.
Os rejeitos são misturados com líquidos e alimentados em uma série de reatores, como o mostrado aqui. Os micróbios então decompõem o material, liberando metais em uma solução líquida. (Ezra Belotte-Cousineau/Rádio-Canadá)
Ngoma disse que a configuração permite que a lama flua de um estágio para o outro – geralmente usando a gravidade – enquanto material novo é constantemente adicionado no início.
“Na indústria de mineração, você não trabalha em um sistema em lote. Você sempre fornece material novo continuamente.”
Uma vez concluído o processo, a maior parte do metal contido no rejeito pode ser extraída.
“Posso recuperar cerca de 98, 99 por cento do níquel que foi gasto no final deste processo. E isto em termos de investigação é bom… Na verdade, vale a pena aumentar a capacidade e investir num sistema muito maior”, disse Ngoma.
Emmanuel Ngoma, cientista sénior da MIRARCO, afirma que os resíduos deixados para trás após a conclusão da biolixiviação estão isentos de materiais tóxicos e podem ser utilizados de outras formas. (Ezra Belotte-Cousineau/Rádio-Canadá)
Os resíduos ainda são deixados para trás após a conclusão do processo, mas Ngoma disse que estão “livres de materiais tóxicos e podem ser usados para outras coisas”.
O material restante poderia ser potencialmente reutilizado na construção ou devolvido ao subsolo como aterro nas operações de mineração, acrescentou.
Cultivando as bactérias
Em outro laboratório nas instalações de Sudbury, Zach Diloreto, pesquisador associado sênior, explicou como a equipe desenvolve as bactérias usadas na biolixiviação.
“Nestas culturas, cultivamos as bactérias que fazem o trabalho”, disse Diloreto, acrescentando que diferentes tipos de micróbios são concebidos para atingir minerais específicos encontrados nos resíduos das minas.
Os cientistas cultivam as bactérias usadas no processo de biolixiviação nesta incubadora. (Ezra Belotte-Cousineau/Rádio-Canadá)
Alguns desses micróbios gostam de ácidos, o que significa que prosperam em condições altamente ácidas. Eles são usados para quebrar rejeitos de sulfeto, um tipo comum de resíduo de mina.
Outros são adaptados para utilizar diferentes materiais, incluindo óxidos de ferro e minerais de silicato, que podem conter elementos valiosos utilizados na tecnologia moderna.
Estes incluem elementos de terras raras e metais como lítio, disprósio e neodímio, que são componentes essenciais em baterias de veículos elétricos e sistemas de energia limpa, por exemplo.
“Usamos análises de alta precisão, geoquímicas, biogeoquímicas, e analisamos diferentes estratégias para extrair de forma eficaz e econômica coisas como terras raras de diferentes rochas hospedeiras minerais”, explicou Diloreto.
Para estudar o funcionamento do processo, os pesquisadores analisam como as bactérias interagem com diferentes tipos de rocha. Um exemplo é o espodumênio, um mineral comumente encontrado na região de Sudbury que contém naturalmente lítio.
Diloreto disse que a maior parte da extração de lítio hoje depende de processos que podem consumir muita energia.
“Nos dias de hoje, a maior parte (da extração de lítio) é feita em alta temperatura e alta pressão. Mas podemos olhar para coisas como ácidos orgânicos especializados e biomoléculas produzidas por bactérias específicas para atingir esses minerais.”
Os próximos passos
A equipe também estuda formas de transformar os metais extraídos em produtos com aplicações industriais.
Diloreto disse que parte do seu trabalho é provar aos parceiros industriais que os materiais que eles processam são comercialmente viáveis e mais valiosos do que um material padrão como o ferro.
Zach Diloreto, pesquisador associado sênior da MIRARCO, mostra como um recurso básico como o ferro pode ser convertido em diferentes tipos de produtos. (Ezra Belotte-Cousineau/Rádio-Canadá)
Por exemplo, ele pode converter um recurso básico de ferro em ferrofluido, que pode ser usado para coisas como purificação de água.
A equipe de pesquisa disse que o próximo passo é passar dos testes piloto para operações em grande escala no Canadá, esperançosamente nos próximos dois a três anos.
“Já existem exemplos comerciais em todo o mundo. O Canadá ainda não construiu uma operação comercial de biolixiviação em grande escala, mas estamos chegando muito perto”, disse Mykytczuk.
