Os ímanes permanentes, que contêm os elementos críticos neodímio, praseodímio, térbio e disprósio, são amplamente utilizados em motores de veículos elétricos e geradores de energia eólica. À medida que a utilização de elementos de terras raras nestas aplicações magnéticas se consolida, os ímanes em fim de vida útil tornar-se-ão uma importante fonte alternativa de materiais críticos de terras raras, em substituição das fontes minerais primárias. A IDTechEx prevê que, até 2045, 1,2 mil milhões de dólares em elementos críticos de terras raras serão recuperados de fontes secundárias, como motores de íman permanente.
Porque é que os ímanes de terras raras são importantes?
Em 2023, as aplicações magnéticas representaram 29% da procura global de terras raras em termos de peso. Os ímanes permanentes de terras raras, especificamente os de neodímio (NdFeB) e samário-cobalto, são utilizados para interconverter energia elétrica e cinética. Desta forma, os ímanes de terras raras são comummente empregues em motores de veículos elétricos e geradores de energia eólica. Outras aplicações comuns incluem atuadores de discos rígidos, equipamentos médicos como aparelhos de ressonância magnética e equipamentos de áudio.
Procura global de elementos de terras raras para aplicações e utilizações comuns em magnetos. Fonte: IDTechEx
As metas climáticas internacionais iminentes, que dependem da descarbonização da energia e da tecnologia de transporte, estão a impulsionar a procura de ímanes permanentes de terras raras. Os motores de magnetos permanentes de terras raras utilizados em veículos elétricos oferecem, geralmente, a maior potência, densidade de binário e eficiência, com custos de fabrico reduzidos, em comparação com as tecnologias de motores concorrentes. Como resultado, os motores de íman de terras raras mantiveram mais de 77% do mercado de motores para veículos elétricos nos últimos nove anos. A IDTechEx prevê que o número de motores elétricos implantados duplique até 2035.
O impacto dos desafios no fornecimento de terras raras nos magnetos
A elevada concentração regional de oferta e capacidade de refinação de terras raras representa um risco persistente para o mercado dos magnetos. A China processa anualmente mais de 90% dos elementos de terras raras do mundo; para os elementos pesados de terras raras, como o disprósio e o térbio, este número chega quase aos 100%. Esta concentração regional de oferta estende-se também às etapas subsequentes, onde 92% da produção de ligas magnéticas de maior valor acrescentado (por exemplo, NdPr e NdFeB) e do fabrico de ímanes ocorre na China.
O preço dos principais materiais magnéticos tem apresentado volatilidade nos últimos anos devido a problemas no fornecimento de terras raras. Em 2011, as restrições à exportação de terras raras impostas pela China aumentaram o preço do neodímio em mais de sete vezes, enquanto o preço do disprósio subiu aproximadamente 2.000%. Mais recentemente, os preços das terras raras atingiram o seu pico em 2022, atingindo cerca de quatro vezes a sua média dos últimos oito anos. O potencial para uma maior volatilidade dos preços continua a representar um risco significativo para os mercados de magnetos de terras raras, no meio da crescente procura.
A recente proibição da China à exportação de tecnologias de extracção e separação de terras raras aumentou o interesse do mercado em fontes alternativas de precursores de ímanes. Em setembro de 2024, a Nova Zelândia tornou-se a nação mais recente a identificar as terras raras como materiais críticos, juntando-se à UE, EUA, Reino Unido, Japão e outros. O surgimento de listas de materiais críticos em todo o mundo sublinha a crescente procura de desenvolvimento de capacidade de fornecimento e processamento doméstico para estes materiais críticos de terras raras.
Como recuperar elementos de terras raras a partir de ímanes no final da sua vida útil?
A disponibilidade limitada de minerais primários de terras raras em muitas regiões faz dos magnetos em fim de vida uma importante fonte alternativa de elementos críticos de terras raras. Os ímanes permanentes podem conter mais terras raras do que muitas fontes minerais primárias. Por exemplo, um íman de NdFeB contém aproximadamente 33% em peso de terras raras, incluindo até 31% de neodímio. Em contraste, os minerais de baixo teor de terras raras que são normalmente extraídos contêm cerca de 1% em peso.
As startups estão a adotar diferentes abordagens para recuperar o neodímio, o praseodímio, o térbio e o disprósio de ímanes no final da sua vida útil.
Os processos de recuperação de ciclo longo extraem, separam e recuperam elementos de terras raras críticos de ímanes sob a forma de óxidos de terras raras isolados. Empresas como a Ionic Technologies, a Carester e a Shin-Etsu Chemical estão a desenvolver tecnologias convencionais de extração por solventes, enquanto a ReElement utiliza um processo de separação cromatográfica para recuperar elementos de terras raras de ímanes com menor consumo de solventes.
Uma das vantagens da recuperação de terras raras em ciclos longos é que os processos podem ser complementados com matérias-primas minerais primárias, se necessário. Além disso, a possibilidade de vender óxidos de terras raras isolados a diversos mercados de aplicação (para além dos ímanes) ajuda a sustentar os modelos de negócio nas fases iniciais, enquanto os fluxos de reciclagem de ímanes estão a ser estabelecidos.
Recuperação crítica de elementos de terras raras a curto e longo prazo de ímanes em fim de vida útil. Fonte: IDTechEx
A recuperação em circuito curto processa diretamente ímanes de terras raras para os converter em material magnético puro reciclado. A Noveon Magnetics utiliza a metalurgia do pó, um processo de sinterização a alta temperatura, para reciclar ímanes em fim de vida útil e convertê-los em novos ímanes que retêm 84% da sua força magnética original. A HyProMag, por outro lado, emprega um processo de decrepitação por hidrogénio (reação com hidrogénio gasoso) para extrair a liga pura de NdFeB de ímanes de terras raras em fim de vida.
A IDTechEx estima que 195 toneladas de ímanes de terras raras serão recicladas em 2024, utilizando processos de ciclo curto. À medida que a utilização de elementos de terras raras se consolida nas aplicações magnéticas, espera-se que os processos de ciclo curto se tornem estratégias de recuperação cada vez mais atrativas devido à sua maior eficiência energética e química em comparação com as soluções de ciclo longo.
Conclusões e perspetivas do mercado
A eletrificação das frotas de veículos em todo o mundo continua a impulsionar a procura de ímanes de terras raras. É pouco provável que esta procura diminua — sendo a China o maior mercado de veículos eléctricos, espera-se que os motores de íman permanente de terras raras mantenham a maior parte da quota de mercado de motores eléctricos. Embora a capacidade crítica de refinação de terras raras e de processamento de ímanes permaneça concentrada na China num futuro próximo, isto representa uma clara oportunidade para o desenvolvimento de fontes alternativas de terras raras, particularmente a recuperação dos próprios ímanes.
A IDTechEx prevê que, até 2045, 1,2 mil milhões de dólares em elementos críticos de terras raras poderão ser recuperados anualmente a partir de fontes secundárias, e o valor destes elementos deverá crescer a uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 14,9%. Ainda não está determinado se as estratégias de recuperação de ciclo longo ou curto são mais adequadas. Um dos objetivos atuais das startups de reciclagem de terras raras é desenvolver modelos de negócio sustentáveis até que volumes significativos de material em fim de vida útil estejam disponíveis para recuperação. Neste sentido, as empresas de processamento de ciclo longo estão bem posicionadas, dado que os principais intervenientes complementam actualmente as matérias-primas com resíduos de mineração e outros minerais primários de minas mais pequenas na América do Norte, Austrália e África Central.
Autor: Dr. Jack Howley, Analista de Tecnologia da IDTechEx
