Írtio: o metal por trás de lasers e medicina

Você sabia que uma única pequena vila da Suécia deu nome a quatro elementos químicos da tabela periódica? Ítrio, térbio, érbio e itérbio receberam seus nomes de Ytterby, uma ilha onde minerais incomuns foram encontrados no século XVIII.

Mas existe uma curiosidade ainda maior: o ítrio, que parece apenas mais um metal prateado escondido no meio da tabela periódica, pode participar de tecnologias capazes de cortar metais, produzir luz, suportar temperaturas extremas e até tratar determinados tipos de câncer.

E é justamente aí que começa a história de um dos elementos mais discretos das terras raras. Fique conosco, porque o ítrio tem uma relação particularmente interessante com o futuro da mineração brasileira e pode esconder oportunidades que ainda estão sendo estudadas no Ceará.

O que é, afinal, o Ítrio?

O símbolo do ítrio é Y e seu número atômico é 39. Apesar de não ser um lantanídeo, ele é tradicionalmente incluído no grupo das terras raras porque possui propriedades químicas semelhantes às dos elementos dessa família e costuma ocorrer nos mesmos depósitos minerais.

É um metal de aparência prateada, relativamente macio, mas sua importância não está em ser utilizado como uma grande quantidade de metal puro.

O verdadeiro valor está em pequenas quantidades de ítrio adicionadas a outros materiais.

É quase como um tempero tecnológico: você não precisa de muito para mudar completamente o comportamento de um material.

E isso explica por que um elemento relativamente pouco conhecido aparece em áreas tão diferentes quanto lasers, cerâmicas avançadas, eletrônica, iluminação, metalurgia e medicina.

Uma vila minúscula e quatro elementos

Poucos lugares do planeta tiveram uma participação tão desproporcional na história da química quanto Ytterby, na Suécia.

A antiga pedreira localizada na ilha de Resarö revelou minerais que continham vários elementos até então desconhecidos.

O resultado é uma das maiores coincidências da tabela periódica: quatro elementos receberam nomes derivados de Ytterby.

Ítrio, térbio, érbio e itérbio.

Ou seja: se alguém resolver fazer um mapa dos lugares mais importantes da história das terras raras, uma pequena vila sueca provavelmente terá de aparecer nele quatro vezes.

E há uma ironia interessante: o ítrio não é particularmente raro na natureza. O problema, como acontece com outros elementos desse grupo, é encontrá-lo em concentração e forma que permitam uma exploração economicamente viável.

O elemento que ajuda um laser a cortar metal

Uma das aplicações mais impressionantes do ítrio está nos chamados cristais YAG, sigla para yttrium aluminium garnet, ou granada de ítrio e alumínio.

Quando determinados elementos são adicionados a esse cristal, ele pode funcionar como meio ativo para lasers de alta potência.

Esses lasers encontram aplicações industriais, inclusive no corte e processamento de metais. Também aparecem em equipamentos médicos e em diferentes sistemas ópticos.

É um daqueles casos em que a matéria-prima parece completamente desconectada do produto final.

Você olha para um pedaço de mineral contendo ítrio e dificilmente imagina que, depois de uma longa cadeia de processamento e engenharia, aquele elemento poderá participar de um equipamento capaz de concentrar energia luminosa em uma área extremamente pequena.

O resultado pode ser um feixe de laser suficientemente preciso para trabalhar materiais que seriam extremamente difíceis de cortar pelos métodos convencionais.

Mas o Ítrio também sabe fazer luz

O ítrio tem outra característica extremamente importante: ele pode participar da fabricação de materiais luminescentes.

Compostos à base de ítrio podem funcionar como hospedeiros para outros elementos que emitem luz. Um exemplo clássico é o uso de compostos de ítrio associados ao európio em materiais que produzem luz vermelha.

Também existem materiais à base de ítrio empregados em tecnologias de iluminação, incluindo fósforos utilizados em LEDs brancos.

É uma espécie de parceria química.

O ítrio fornece a estrutura adequada e outro elemento fornece a propriedade óptica desejada.

E essa característica é particularmente importante porque demonstra algo fundamental sobre as terras raras: o valor de um elemento nem sempre está em utilizá-lo sozinho.

Frequentemente, ele vale justamente porque consegue fazer outro material funcionar melhor.

E existe um Ítrio que combate o câncer

Aqui a história fica ainda mais surpreendente.

O ítrio possui um isótopo radioativo chamado ítrio-90 (Y-90).

Diferentemente do ítrio encontrado normalmente na natureza, que é essencialmente representado pelo isótopo estável ítrio-89, o Y-90 é produzido para aplicações específicas e emite radiação beta.

Essa característica permite seu uso em medicina nuclear.

O Y-90 pode ser ligado a moléculas capazes de atingir determinados tecidos ou células e é empregado em tratamentos de algumas doenças, inclusive determinados tipos de câncer. Entre as aplicações estão terapias direcionadas e a chamada radioembolização, na qual pequenas partículas radioativas podem ser utilizadas para atingir tumores, especialmente no fígado.

É uma aplicação que ajuda a entender por que o domínio das terras raras não é apenas uma questão de fabricar celulares ou turbinas.

Alguns desses elementos fazem parte de tecnologias diretamente relacionadas à saúde.

O Ítrio também gosta de temperaturas extremas

Outra propriedade importante aparece quando o ítrio é transformado em óxido de ítrio, conhecido como ítria (Y₂O₃).

A ítria pode ser utilizada para estabilizar a zircônia, formando um material conhecido como zircônia estabilizada por ítria.

O resultado é uma cerâmica extremamente resistente e capaz de suportar condições severas.

Esse tipo de material encontra aplicações em áreas que exigem resistência térmica e química, incluindo componentes industriais e revestimentos utilizados em ambientes de alta temperatura.

É por isso que o ítrio pode aparecer na cadeia tecnológica de equipamentos que trabalham em condições nas quais materiais convencionais simplesmente não dariam conta.

E tem mais: supercondutores

Talvez uma das aplicações mais fascinantes do ítrio esteja nos materiais supercondutores.

Um dos compostos mais famosos é o YBCO, formado por ítrio, bário, cobre e oxigênio.

Esse material pertence à família dos chamados supercondutores de alta temperatura e foi uma das descobertas que transformaram a pesquisa sobre supercondutividade a partir do final dos anos 1980.

A palavra "alta", entretanto, precisa ser entendida no contexto da física.

Não significa que o material funcione em temperatura ambiente.

Significa que ele pode apresentar supercondutividade em temperaturas consideravelmente mais altas do que muitos supercondutores tradicionais, em determinadas condições.

E a pesquisa não parou.

Compostos de ítrio também aparecem em estudos de materiais submetidos a pressões extremas, inclusive na busca por temperaturas de transição cada vez maiores.

Em outras palavras: o mesmo elemento que pode ajudar uma lâmpada a produzir luz também participa de algumas das pesquisas mais avançadas da física da matéria.

De onde vem o Ítrio?

O ítrio não costuma ser encontrado como uma grande pepita metálica esperando para ser retirada do solo.

Ele aparece associado a minerais que também concentram outros elementos de terras raras.

Um dos minerais particularmente importantes para as terras raras pesadas é a xenotima, que pode conter ítrio, disprósio e itérbio, entre outros elementos.

Esse detalhe é importante para entender a economia das terras raras.

Uma mina não precisa necessariamente ser aberta "para buscar ítrio".

Dependendo da geologia do depósito, ele pode aparecer como parte de um conjunto de elementos que precisam ser separados durante o processamento.

O desafio está justamente aí.

Depois que a rocha é retirada, começa uma longa sequência de etapas para concentrar os minerais e separar quimicamente elementos extremamente parecidos entre si.

É uma das razões pelas quais possuir terras raras no subsolo não significa automaticamente possuir uma indústria de terras raras.

O Brasil entra nessa história

O Brasil possui ocorrências importantes de terras raras e vem ampliando o mapeamento e a pesquisa sobre esses recursos.

O Ministério de Minas e Energia destaca que o país possui diferentes tipos de depósitos, incluindo depósitos associados a argilas iônicas, nos quais os elementos ficam adsorvidos às partículas de argila. Dependendo das características do depósito, esse tipo de ocorrência pode apresentar vantagens no processamento em relação a determinados depósitos minerais mais complexos.

O ítrio também aparece de forma relevante na pesquisa brasileira sobre terras raras.

Um estudo do Instituto Nacional da Propriedade Industrial, por exemplo, identificou o ítrio entre os três elementos de terras raras mais citados nos documentos de patentes relacionados ao Brasil, ao lado de cério e lantânio.

Isso não significa que o Brasil seja hoje um grande produtor mundial de ítrio.

Significa algo diferente — e talvez mais importante para o futuro: há conhecimento, ocorrências minerais e aplicações tecnológicas suficientes para que o elemento faça parte da discussão sobre a construção de uma cadeia nacional de terras raras.

E onde entra o Ceará?

Aqui é preciso separar potencial geológico de reserva mineral comprovada.

O Ceará possui pesquisas em andamento relacionadas à ocorrência de elementos terras raras em associação com outros depósitos minerais.

A Universidade Federal do Ceará mantém um projeto especificamente dedicado ao estudo do potencial de elementos terras raras em depósitos de manganês e fosfato da região da Província Borborema. O objetivo é estudar a distribuição, mineralogia, geoquímica e concentração desses elementos e avaliar novos modelos de ocorrência.

Isso é particularmente interessante porque o ítrio pode estar associado justamente a minerais que concentram terras raras pesadas, como a xenotima.

Mas existe uma ressalva fundamental:

isso não significa que exista hoje uma mina comercial de ítrio no Ceará.

Também não seria correto afirmar que determinada quantidade de ítrio já está disponível para exploração econômica sem que estudos de recurso, teor, mineralogia, recuperação metalúrgica e viabilidade econômica comprovem isso.

O que existe é potencial e pesquisa.

E, para um estado que já possui uma forte vocação para energia renovável e busca ampliar sua participação em cadeias industriais de maior valor agregado, investigar esse potencial pode ser estratégico.

O Ceará pode produzir mais do que energia?

Essa talvez seja a pergunta mais interessante.

Durante anos, a discussão sobre o potencial energético do Ceará esteve concentrada em vento e sol.

O estado possui condições excepcionais para geração de energia eólica e solar e vem tentando transformar essa vantagem natural em uma plataforma industrial.

Mas existe uma diferença enorme entre produzir energia e produzir tecnologia.

Uma cadeia de terras raras pode abrir uma discussão completamente diferente: mineração, beneficiamento, separação química, produção de materiais avançados e, eventualmente, fabricação de componentes.

Não significa que o Ceará necessariamente vá se tornar um grande produtor de ítrio.

Significa que, se pesquisas geológicas confirmarem ocorrências economicamente interessantes, o elemento poderá fazer parte de uma cadeia mineral muito mais ampla.

E o próprio modelo de pesquisa da UFC mostra justamente a importância de procurar terras raras não apenas nos depósitos tradicionalmente conhecidos, mas também em associação com minerais como fosfato e manganês.

O problema escondido atrás da riqueza

Existe, entretanto, uma diferença entre descobrir um recurso e transformá-lo em riqueza.

O Brasil já possui terras raras.

O desafio é transformar ocorrência geológica em produto industrial.

Isso exige conhecimento geológico, mineração, separação química, infraestrutura, energia, água, tecnologia, mão de obra especializada e mercado.

E existe uma questão adicional: separar terras raras é difícil justamente porque elas possuem propriedades químicas muito semelhantes.

Quanto mais sofisticado o produto final, maior a necessidade de dominar etapas industriais que vão muito além da simples extração da rocha.

É por isso que o debate atual sobre terras raras não se resume a "quanto existe debaixo do chão".

A pergunta mais importante é:

quanto valor conseguimos criar antes que esse material deixe o país?

Um metal discreto com uma lista impressionante

O ítrio não tem a fama do neodímio.

Não produz os superímãs que tornaram as terras raras famosas.

Não ganhou a mesma notoriedade do európio por causa das cores das telas.

Não está no imaginário popular como o lítio.

Mas ele está escondido em uma quantidade surpreendente de tecnologias.

Pode ajudar um laser a trabalhar com metais.

Pode participar de materiais que produzem luz.

Pode melhorar cerâmicas projetadas para suportar temperaturas extremas.

Pode integrar materiais supercondutores.

E um de seus isótopos pode ser utilizado em tratamentos contra o câncer.

No Ceará, ainda não é possível dizer que o ítrio será uma nova riqueza mineral do estado.

Mas já é possível dizer que pesquisadores estão olhando para as terras raras presentes em diferentes ambientes geológicos cearenses e nordestinos.

E talvez essa seja a maior lição dessa série até aqui.

As terras raras não são apenas os elementos que estão dentro dos nossos celulares, carros ou turbinas.

São também os elementos que podem determinar quem terá conhecimento, indústria e poder tecnológico nas próximas décadas.

E o ítrio, aquele metal prateado que recebeu o nome de uma pequena vila sueca, pode acabar tendo uma participação muito maior nessa história do que seu discreto lugar na tabela periódica faria imaginar.