Como o maior exportador de cobre do mundo, o Chile está encontrando um número crescente de camadas de minério à base de enxofre contendo arsênico tóxico em suas minas de cobre. As estratégias convencionais de separação e deposição de arsênico em aterros estão se mostrando limitadas nessa área. A equipe de projeto germano-chilena, liderada no lado alemão pela Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Reciclagem de Materiais e Estratégias de Recursos IWKS, está trabalhando para otimizar e avançar os processos de produção de cobre para que o Chile seja capaz de enfrentar o problema do arsênico da maneira mais eficaz, maneira econômica e ecologicamente correta daqui para frente.
O cobre é um semimetal com muitas propriedades úteis:É um condutor de eletricidade e calor, com uma consistência macia e uma aparência muito distinta. Portanto, não é surpresa que haja uma grande demanda por essa matéria-prima, principalmente nas áreas de engenharia elétrica, tecnologia de comunicações, construção e artesanato. Embora o cobre seja agora prontamente reciclável, a demanda global está aumentando, exigindo assim a continuidade da mineração de cobre. O Chile é o maior produtor e exportador de cobre do mundo. Somente em 2021, minerou cerca de 5,6 milhões de toneladas métricas de cobre, o que equivale a aproximadamente um quarto do volume total de mineração do mundo. Isso torna a indústria do cobre uma das mais importantes fontes de renda do país.

O cobre no Chile é extraído em minas de cobre a céu aberto no deserto do Atacama. O minério é detonado aqui a partir de buracos com diâmetros de até dois quilômetros. Este minério tem um teor de cobre em torno de dois por cento, que é extraído em várias etapas:O minério é primeiro moído e depois submetido à flotação, que envolve a formação de espuma química úmida do material, a fim de separar o minério com alto teor de cobre do minério de baixo teor de cobre. Isso resulta em concentrado de cobre, que o Chile também vende. Ele contém cerca de 20 a 30 por cento de cobre. O concentrado é então fundido em altos-fornos e finalmente purificado em processos de eletrólise eletroquímica para obter cobre puro.

O arsênico apresenta novos desafios

Além do cobre, as camadas de minério escavadas muitas vezes também contêm arsênio, que, devido à sua toxicidade, precisa ser extraído do minério. Isso ocorre quase automaticamente quando o minério é aquecido:o arsênico se transforma em gás. No Chile, o procedimento atual é capturar o gás, dissolvê-lo em ácido sulfúrico e depois transformá-lo em arsenato de cálcio sólido ou arsenito de cálcio em um processo conhecido como precipitação. Esses compostos de cálcio são então depositados no deserto do Atacama. Anteriormente, o fato de esses compostos serem solúveis em água nunca apresentava problemas, já que o Deserto do Atacama é uma das regiões mais secas do mundo. No entanto, as mudanças climáticas provocaram um aumento das chuvas nos últimos anos, o que levanta agora a questão da contaminação ambiental. Ao mesmo tempo, algumas minas estão penetrando em camadas que não são mais à base de oxigênio, mas à base de enxofre e, portanto, contêm mais arsênico. Como resultado, a quantidade de arsênico a ser depositada aumentará no futuro, principalmente porque atualmente não há usos industriais para o arsênico.

Muitas abordagens, um objetivo

"Esses dois desenvolvimentos estão agora fazendo com que os operadores de minas chilenos repensem a maneira como antes descartavam o arsênico e se adaptam a essas novas circunstâncias sem demora", explica Anna-Lisa Bachmann, que trabalha na Instituição de Pesquisa Fraunhofer para Reciclagem de Materiais e Estratégias de Recursos IWKS em Alzenau e coordena o projeto "ReAK—Redução de Arsênico em Concentrados de Cobre". “Estamos investigando novas formas de separar e depositar o arsênio neste projeto para que o impacto ambiental seja minimizado ao máximo”, diz o pesquisador. O Fraunhofer IWKS lançou um primeiro projeto em 2018, que reuniu um consórcio de vários parceiros alemães e chilenos da pesquisa e da indústria. O projeto começou oficialmente em setembro de 2019 com financiamento do Ministério Federal Alemão de Educação e Pesquisa.

Desde então, várias etapas potenciais do processo foram pesquisadas com mais detalhes, começando com o processamento adicional de concentrado de cobre rico em arsênico. "Estamos testando uma gama de opções possíveis, com a intenção de identificar os módulos individuais mais eficazes e a sequência de etapas mais bem-sucedida", descreve Bachmann. O consórcio está explorando uma série de processos, incluindo flotação seletiva de arsênico, torrefação por sulfatação e lixiviação microbiana e sulfídica.

Processos de oxidação alternativos que resultam em compostos arsênico5+ mais estáveis ​​e menos tóxicos em vez de compostos arsênico3+ instáveis ​​e solúveis em água também estão sendo considerados. "Uma opção para essa etapa de oxidação poderia ser o uso de peróxido de hidrogênio, mas isso é muito caro", explica Bachmann. "É por isso que nós da Fraunhofer IWKS estamos investigando a oxidação eletroquímica com eletrodos de diamante como uma alternativa viável no decorrer deste projeto. Eles apresentam uma janela eletroquímica particularmente grande, resultando na formação de radicais hidroxila em soluções aquosas. arsênico de forma eficiente e confiável sem a necessidade de produtos químicos adicionais." Outros parceiros do projeto também estão avaliando processos de oxidação microbiana assistidos por UV e ozônio.

Recomendações personalizadas para ação

O primeiro passo de todos os pacotes de trabalho é testar se o método em questão realmente funciona e se entrega o resultado desejado. O Fraunhofer IWKS comparará sua relação custo-benefício e impacto ambiental no contexto da avaliação do ciclo de vida e análises de custos do ciclo de vida assim que todos os resultados individuais estiverem disponíveis.

“Vamos usar isso para desenvolver um novo conceito de aterro que proporcione ações recomendadas ao governo chileno, considerando tanto as exigências governamentais quanto os recursos financeiros disponíveis”, conclui Bachmann. Isso é particularmente relevante, uma vez que grande parte da indústria de cobre do Chile, incluindo uma das minas participantes do projeto, é estatal.

Alguns desses testes já foram concluídos e outros devem ser concluídos em breve. Embora as entregas recíprocas de amostras e as reuniões presenciais tenham sido adiadas como resultado da pandemia de Corona, Anna-Lisa Bachmann continua confiante de que todos os parceiros terão desenvolvido em conjunto uma estratégia promissora até o verão de 2023, ajudando significativamente a indústria de cobre chilena. + Explorar mais

Arsênico de minas chilenas encontrado na Antártida