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Muitos pensam que o ferro é o metal que mais existe na crosta terrestre. Surpreenda-se: o alumínio é o verdadeiro campeão em abundância, mas sua produção exige uma quantidade imensa de energia.
Quando se fala no metal mais abundante na crosta terrestre, o ferro frequentemente vem à mente devido à sua vasta utilização. No entanto, a ciência revela que o alumínio, constituindo cerca de 8% da crosta, é, na verdade, o metal mais prevalente. Apesar dessa abundância, sua extração é um processo complexo e que demanda uma quantidade significativa de energia.
Entenda a real abundância do alumínio em comparação com o ferro, detalha os processos industriais para sua obtenção e analisa o alto custo energético envolvido, um paradoxo para o metal mais abundante em nosso planeta.
O alumínio em números e sua comparação com o ferro
A crosta terrestre é dominada por oxigênio (cerca de 46,6%) e silício (cerca de 27,72%). O alumínio (Al) é o terceiro elemento mais comum e o metal mais abundante, com uma concentração entre 8,13% e 8,23% (81.300 a 82.300 ppm). O ferro (Fe), embora crucial, é o quarto elemento mais comum e o segundo metal mais abundante, com cerca de 4,1% a 6,3% (41.000 a 63.000 ppm).
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O uso em larga escala do alumínio é relativamente recente comparado ao ferro. Isso se deve à sua alta reatividade química: o alumínio não é encontrado em forma metálica pura, mas ligado de forma estável a outros elementos, principalmente oxigênio e silício, exigindo processos complexos para seu isolamento.
O complexo processo de produção do alumínio
A produção de alumínio metálico começa com a bauxita, sua principal fonte. A bauxita é uma rocha composta por hidróxidos de alumínio (como gibbsita e boemita) e impurezas.
- Processo Bayer: A bauxita é refinada quimicamente para produzir alumina pura (Al₂O₃). A bauxita moída é misturada com uma solução quente de hidróxido de sódio (soda cáustica) sob pressão. Os hidróxidos de alumínio se dissolvem, formando aluminato de sódio. As impurezas decantam como “lama vermelha”, um resíduo alcalino. A solução de aluminato é então resfriada e semeada para precipitar hidróxido de alumínio puro, que é calcinado (aquecido a altas temperaturas) para se obter a alumina.
- Processo Hall-Héroult: A alumina é dissolvida em criolita (Na₃AlF₆) fundida e submetida à eletrólise em grandes cubas com ânodos de carbono. A corrente elétrica reduz os íons de alumínio a alumínio metálico líquido, que se acumula no fundo. Os ânodos de carbono são consumidos, liberando CO₂.
Por que extrair alumínio requer tanta energia?
A extração de alumínio é extremamente intensiva em energia. O Processo Bayer consome entre 4.166 e 10.000 kWh por tonelada de alumínio final (considerando a produção de alumina), dependendo do tipo de bauxita. Já o Processo Hall-Héroult consome entre 13.000 e 16.500 kWh de eletricidade por tonelada de alumínio. No Brasil, a média para a eletrólise é de 14.772 kWh/tonelada.
Somando as etapas, a produção de alumínio primário consome aproximadamente entre 17.000 e 19.900 kWh por tonelada. Em comparação, a produção primária de aço (ferro) consome cerca de 6.667 kWh/tonelada. Essa diferença ocorre devido à alta estabilidade do óxido de alumínio, às altas temperaturas de operação (940-980°C na eletrólise) e ao consumo dos ânodos de carbono.
Implicações ambientais e a importância vital da reciclagem do alumínio
A alta intensidade energética da produção primária de alumínio resulta em impactos ambientais. A geração de lama vermelha no Processo Bayer é um desafio, exigindo grandes áreas para disposição e apresentando risco de contaminação devido à sua alta alcalinidade. As emissões de gases de efeito estufa (GEE) são significativas, principalmente do consumo de eletricidade (especialmente de fontes fósseis), do consumo de ânodos de carbono (liberando CO₂) e da emissão de Perfluorocarbonetos (PFCs) durante “efeitos anódicos” na eletrólise.
Em contraste, a reciclagem de alumínio consome apenas cerca de 5% da energia necessária para a produção primária, uma economia de 95%. Isso reduz drasticamente as emissões de GEE e outros impactos.
