Laboratórios de pesquisa e tecnologia em Santa Luzia, na Grande Belo Horizonte, buscam inspiração nas sábias leis da natureza, nem sempre reconhecidas pela ciência. Testes realizados nas instalações do Centro de Desenvolvimento Mineral (CDM) da Vale, gigante brasileira do ranking mundial da oferta de bens minerais, reproduzem o ciclo de vida da população de micro-organismos encontrados nas reservas de minerais de cobre de Carajás (PA). A experiência é considerada crucial, num momento de seca e de energia cara no Brasil, além dos ganhos ambientais que poderá representar na extração do produto. O novo processo, proposto pelo grupo de engenheiros da mineradora, que já criou técnicas adotadas nas operações da companhia no país e no exterior, promete tornar mais limpa a obtenção do metal, reduzindo o uso de reagentes químicos, o consumo de água e a acumulação de rejeitos nos complexos industriais da Vale.
O trabalho dos pesquisadores na Região Metropolitana de BH começa numa espécie de berçário, onde as bactérias retiradas das jazidas de Carajás se adaptam e crescem, em ambiente semelhante ao que as abrigava na maior província mineral do planeta. Responsável pelo projeto, o engenheiro de processos da Vale Felipe Hilário estuda, há quatro anos, como levar às unidades industriais a capacidade desses seres microscópicos de quebrar a estrutura dos minerais de cobre, ao se alimentarem de elementos aos quais o metal está associado. Na natureza, para se manterem vivos, grudados à superfície das rochas minerais, os micro-organismos consomem fontes de carbono, enxofre, ferro, nitrogênio e potássio. Com as reações químicas que realizam, óxidos do metal podem, então, ser liberados.
O desafio dos pesquisadores é desenvolver tecnologia a partir desse fenômeno natural, em escala industrial. As atuais unidades de extração de cobre da Vale, de Sossego e Salobo, em Carajás, usam o chamado processo de flotação, ou seja, a separação de partículas sólidas em um líquido capaz de promover a remoção delas. É como coar o café da manhã, para servir a bebida. O minério torna-se material concentrado de cobre, que é comercializado pela companhia.
“Aquele material não suscetível ao processo de flotação está sendo estocado como rejeito. É para que esse minério seja aproveitado que os pesquisadores da Vale estão trabalhando nos laboratórios de Santa Luzia. A intenção é desenvolver o sistema de lixiviação em pilhas, com a inovação no uso dos micro-organismos”, explica o engenheiro Felipe Hilário. Palavra de origem inglesa, lixiviação quer dizer tornar solúvel. No processo convencional aplicado hoje no mundo a minérios de cobre sulfetados, há grande necessidade de ácidos obtidos de reações que contêm enxofre, reagentes e água.
O uso das bactérias abre a possibilidade de uma solução que não exceda nas proporções de cada um dos ingredientes necessários para apuração do cobre. “A ideia é colocar esses micro-organismos para trabalhar no processo industrial, na medida certa da reação que libera o cobre. As próprias bactérias controlam as reações químicas. Elas não geram ácidos em volumes superiores ao necessário, porque, se assim fosse, morreriam”, afirma o engenheiro de processos da Vale.
Avanços
“Elas atuariam no processo de obtenção do cobre como se fossem microtrabalhadoras realizando as reações químicas de maneira controlada”, compara Felipe Hilário. Como mostra dos ganhos de custos de produção que a tecnologia pode trazer, o enxofre usado hoje na produção de cobre é matéria-prima cara, importada pelo Brasil. Os preços chegam a triplicar no trajeto das minas de Vancouver (Canadá) e da China às reservas de minerais de cobre de Carajás.
Na forma do ácido sulfúrico, o produto gera rejeitos sem destinação, segundo lembra Keila Lane de Carvalho Gonçalves, gerente de desenvolvimento de processo do Centro de Desenvolvimento Mineral da Vale. “A tecnologia com micro-organismos evita, ainda, a geração de gases, uma vez que, no processo tradicional, o enxofre tem de ser queimado em altas temperaturas”, destaca. O processo com micro-organismos tem sido aplicado em 40% da produção das reservas de minerais de cobre no mundo, em especial, no Chile, maior fornecedor mundial. No Brasil, a pesquisa representa avanços.
Os pesquisadores da Vale estão trabalhando com cinco cultivos puros de bactérias, todas elas não patogênicas, ou seja, que não provocam doenças. Parte desses micro-organismos é encontrada nas terras e rochas minerais de Carajás e o restante foi adquirido em instituições especializadas na caracterização e estudo de micro-organismos, em geral da Alemanha (DSMZ), dos Estados Unidos (ATCC) e junto a universidades e centros de pesquisa brasileiros. As amostras adquiridas chegam às instalações de Santa Luzia em tubos de ensaio com identificação, contendo de 1ml a 5ml.
Os micro-organismos do tipo Acidithiobacillus ferrooxidans são os mais encontrados nas áreas de Sossego e Salobo, de Carajás. Entre os importados, estão sendo estudadas as bactérias Metallosphaera hakonensis. Na incubadora, são cultivadas em dois níveis de temperatura, entre 25 e 40 graus centígrados e de 40 a 55 graus centígrados, dependendo de sua caracterização. Ali, se adaptam a condições semelhantes àquelas em que viviam na natureza, crescem e se reproduzem.
Ao trabalho
Vencida a etapa de passagem pela incubadora, os ensaios da produção industrial, por meio da lixiviação em colunas com micro-organismos para obtenção de cobre, já estão sendo feitos em colunas modulares com um metro de altura. Nessas pilhas, são colocadas colônias de bactérias em volume suficiente para que elas fiquem grudadas ao minério trazido de Carajás. Mistura de enxofre e água é preparada e gotejada no topo das colunas. Ao fim das reações provocadas pelas ágeis trabalhadoras, é coletada, na base das colunas, a solução rica em cobre e pobre em impurezas, basicamente ferro, alumínio e magnésio, o alimento preferido delas.
Os bons resultados até agora levaram a mineradora a apostar na nova tecnologia e a próxima etapa do trabalho está em preparação. O serviço prestado pelas bactérias será testado a partir de fevereiro do ano que vem, numa planta piloto, contendo colunas com seis metros de altura. A Vale definiu orçamento de R$ 1,5 milhão, informou Keila Gonçalves, na minifábrica capaz de simular uma operação industrial para extração de cobre na forma de licor obtido do minério.
Cinquentenário
Para a maior parte das unidades industriais da Vale, inclusive as reservas exploradas pela companhia na África, a tecnologia de extração de minérios começou a ser estudada, em fases de laboratórios e plantas pilotos, no Centro de Desenvolvimento Mineral (CDM) de Santa Luzia, que completa 50 anos em 2015. “Cabe aos pesquisadores não só determinar os processos para transformar os minérios em produtos aceitos no mercado consumidor, como definir as melhores rotas do ponto de vista da segurança, saúde e da menor interferência no meio ambiente”, observa Patrice Kassai Moreira Mazzoni, gerente de tecnologia, exploração e projetos minerais da Vale.
A equipe do CDM conta com engenheiros químicos, geólogos e 33 técnicos envolvidos na geração de dados. A instituição troca experiências com centros de pesquisa e desenvolvimento de vários estados, a exemplo de Minas Gerais, São Paulo, Brasília e Rio de Janeiro e do exterior.