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  07.11.11

Patente em ms


Projeto de reprocessamento de materiais magnéticos aponta caminho para superar gargalo no fornecimento de terras raras


Um estudo de pós-doutorado iniciado no Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) em 2010 sobre o reprocessamento de ímãs de neodímio-ferro-boro (NdFeB) trouxe como resultado no último mês de setembro o depósito da patente do processo de recuperação dos compostos magnéticos. A pesquisa abre caminho para o descarte sustentável dos ímãs contidos nos discos rígidos de computadores fora de uso e para o desenvolvimento de tecnologias da cadeia produtiva de terras raras, um mercado altamente volátil dominado pela China.

O pesquisador Elio Alberto Périgo empregou em seus estudos uma série de ímãs sinterizados disponíveis comercialmente no mercado. É esta categoria a mais adequada para aplicações que demandem propriedades mais restritivas, como o uso em produtos high tech de alto desempenho, e de maior valor agregado em relação aos ímãs aglomerados, que combinam material particulado e resina e têm propriedades magnéticas menores.

Périgo buscou em suas pesquisas comprovar a possibilidade de reprocessar o neodímio-ferro-boro e alcançar propriedades superiores às das ferrites, que são usadas hoje para a produção dos tipos mais simples de ímãs. Atualmente, as ferrites são os únicos compostos magnéticos fabricados no País. “É o material de menor custo disponível no mercado, mas as suas propriedades são relativamente baixas. A sua aplicação ocorre quando as propriedades magnéticas não são restritivas, como pequenos motores elétricos e alto-falantes”, afirma o pesquisador, que é tecnólogo em Materiais, Processos e Componentes Eletrônicos pela Fatec.

Patente depositada tem como titulares o pesquisador Élio Alberto Périgo, o IPT, a Fapesp e o Ipen
 
Para avançar na tentativa de reciclar compostos sinterizados de NdFeB para fabricar novos ímãs e manter as características originais, o pesquisador realizou sua investigação por meio do processo HDDR. A técnica combina as etapas de hidrogenação, desproporção (transformação da fase magneticamente dura em outras fases), dessorção (retirada de hidrogênio da estrutura cristalina do composto previamente hidrogenado) e recombinação (obtenção da fase magneticamente dura com tamanho de grão inferior ao inicial) em ligas à base de neodímio-ferro-boro.

Os resultados bem-sucedidos indicaram a possibilidade do emprego do material reprocessado em aplicações na qual é preciso elevada resistência à desmagnetização. A patente depositada tem como titulares Périgo, o IPT, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), responsável pela bolsa do pesquisador, e o Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), no qual o pesquisador defendeu em 2009 o doutorado “Estudo das correlações entre microestrutura, propriedades magnéticas e fator de quadratura em ímãs sinterizados de PrFeB e NdFeB processados com hidrogênio”.

DISCOS RÍGIDOS – Embora o material empregado nos ensaios fosse proveniente de ímãs comerciais, o estudo mostrou a viabilidade de extrapolar os dados obtidos para o reaproveitamento dos ímãs contidos em discos rígidos. Segundo Périgo, os compostos de neodímio-ferro-boro encontrados nos dois produtos têm vários pontos em comum (por exemplo, não podem ser expostos ao ar para evitar a oxidação e a perda de propriedades) e pequenas variações de composição, que implicariam poucas alterações nas condições de temperatura e pressão para o processamento.

Para o pesquisador, o aproveitamento dos materiais magnéticos é uma alternativa para fomentar o mercado nacional de reciclagem do “lixo eletrônico”. Dados da empresa de pesquisa de mercado IDC Brasil mostraram que a venda de computadores pessoais no País alcançou 13,7 milhões de unidades em 2010, um crescimento de 23,5% sobre o ano anterior. Os novos números colocaram o país na quarta posição mundial, atrás de Estados Unidos, China e Japão.

Em cada disco rígido, segundo Périgo, cerca de 30 gramas de material magnético é encontrado, o que configura uma grande oportunidade para a destinação sustentável de PCs antigos. “Quando o consumidor troca o computador, ele descarta o equipamento porque busca uma maior capacidade de processamento, por exemplo, e não porque o ímã parou de funcionar”, explica o pesquisador. “O material magnético continua operante e nas mesmas condições da época em que o computador foi comprado”.

TERRAS RARAS – A fabricação de ímãs permanentes de alto desempenho é possível somente com o emprego das terras raras, o grupo de 17 elementos químicos no qual está presente o neodímio. O mercado é atualmente dominado pela China, mas as recentes reduções nas quantidades de materiais que o país pode exportar aumentaram as dúvidas pela continuidade do abastecimento e impulsionaram projetos de desenvolvimento de empreendimentos de mineração em todo o mundo, principalmente no Canadá e na Austrália.

O quadro de preocupação foi agravado com um relatório publicado em dezembro de 2010 pelo Departamento de Energia dos EUA, que identificou seis elementos de alta vulnerabilidade a questões de suprimento e preço para aplicação em tecnologias limpas – cinco deles são terras raras, entre os quais o neodímio. Para completar o cenário, a Industrial Minerals Company of Australia (Imcoa) calculou as estimativas globais de demanda de terras raras para os próximos anos. A fatia de mercado destinada aos fabricantes de ímãs permanentes deve aumentar dos 21% de 2010 para 26% em 2015, e o volume de insumos para os processos industriais passar de 26 mil para 48 mil toneladas.

“Existe um monopólio no mercado de terras raras: mais de 90% delas é proveniente da China. Em todo monopólio, cobra-se quanto se quer, e esse é um grande problema. Recentemente, o preço destes elementos subiu de forma abrupta, e no Brasil todos que precisam utilizar ímãs em compressores, motores e na indústria eletroeletrônica, por exemplo, precisam importar estes materiais, já que não existem substitutos nacionais”, afirma o pesquisador. “Mostrar que é possível reprocessar os ímãs contidos nos discos rígidos e ter um substituto às ferrites, a partir de um material descartado, começa então a se tornar interessante em função de gargalos de suprimento e preço”.

Périgo enxerga dois potenciais clientes no mercado nacional para o processo de reciclagem de material magnético. As indústrias do segmento de metalurgia do pó, que fornecem o insumo para a fabricação dos ímãs, seriam os principais interessados, mas também há a possibilidade de transferir a tecnologia aos fabricantes finais, que empregariam em sua linha de produção os pós nanoparticulados que foram desenvolvidos internamente – ambas as alternativas, ao final, trariam como resultado a redução na dependência do material importado.