A montanha Bokan se projeta acima da densa floresta costeira da Ilha do Príncipe de Gales, no sudeste do Alasca
Ao longo do seu cume, a montanha contém o que pode ser um dos mais ricos depósitos de elementos de terras raras (REEs) na América do Norte. Isso inclui elementos como neodímio e disprósio, usados para fabricar poderosos ímãs em turbinas eólicas e outras tecnologias de energia limpa.
Embora a montanha seja considerada um local de mineração há anos, os potenciais impactos ambientais tornaram o projeto controverso. Agora, Schery Umanzor, da Universidade do Alasca Fairbanks, e seus colegas têm um plano para coletar os valiosos minerais da montanha sem precisar minerá-los. Em vez disso, eles colherão algas marinhas.
“Sabemos que as algas marinhas podem acumular [alguns elementos de terras raras]. Queremos saber se eles podem hiperacumular”, diz ela, o que significa que armazenariam os minerais em seus tecidos em concentrações altas o suficiente para tornar viável sua colheita.
A ideia, apoiada por uma doação de quase 2 milhões de dólares do braço de investigação do Departamento de Energia dos EUA, ARPA-E, é cultivar espécies de algas marinhas – tecnicamente, macroalgas – que concentram certos REE nas águas em redor da montanha. Estes poderiam então ser extraídos, purificados ainda mais e usados como REEs de qualquer outra fonte.
O escoamento das fortes chuvas na região deverá transportar concentrações de REEs erodidas do depósito superiores aos habituais para as baías e enseadas circundantes, diz Umanzor, que regressou recentemente de uma viagem de campo para recolher amostras de água. “Esse local é tão metálico que a navegação não funciona” por causa da perturbação magnética, diz ela. A questão é se as algas marinhas podem ser usadas para coletar esses minerais magnéticos.
Partes por trilhão
O projeto de Umanzor é um dos vários apoiados por um programa ARPA-E sobre “mineração de algas”, ele próprio uma parte dos esforços para apoiar novas tecnologias de “biomineração” que utilizam plantas ou micróbios para extrair minerais valiosos. O objetivo de tudo isto é desenvolver novos fornecimentos de REE e outros chamados minerais críticos, necessários para grande parte da tecnologia necessária para a mudança dos combustíveis fósseis.
O objetivo é evitar os impactos ambientais da mineração. O governo dos EUA também quer garantir fontes internas de minerais para reduzir a dependência de alguns países que dominam a mineração e a refinação de minerais.
De acordo com um relatório publicado este mês pela Agência Internacional de Energia, a procura por REE deverá quase duplicar até 2040, em grande parte impulsionada por tecnologias limpas. Em 2030, a China deverá controlar mais de metade da mineração de REE e 77% da refinação, criando um risco de perturbações geopolíticas no fornecimento. Talvez as algas marinhas possam ajudar.
“Gosto de pensar nisso como uma mineração ambientalmente positiva”, diz Scott Edmunson, do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), no estado de Washington, que também está trabalhando em um projeto de mineração de algas apoiado pela ARPA-E. Ele diz que o apoio do governo à ideia surgiu depois que pesquisadores do laboratório, em trabalhos ainda não publicados, descobriram que algumas espécies de macroalgas que crescem em tanques poderiam acumular REEs da água do mar em concentrações um milhão de vezes maiores do que a água do mar em que foram cultivadas.
“O oceano tem uma vasta reserva destes elementos, mas em concentrações muito baixas” de cerca de uma parte por bilião, diz Michael Huesemann, também do PNNL. “Se você pudesse concentrá-lo significativamente, você avançaria muito”.
Umanzor diz que não está claro se as algas se beneficiam do acúmulo de REEs ou de outros minerais. Mas o principal mecanismo parece ser que os hidratos de carbono com carga negativa produzidos pelas algas marinhas atraem REE específicos com carga positiva. Nas algas marrons, por exemplo, foi demonstrado que um açúcar chamado alginato, que desempenha um papel na flexibilidade das algas, concentra REEs pesados, como o ítrio.
Outros investigadores e empresas estão a trabalhar em abordagens de biomineração relacionadas que envolvem o cultivo de plantas em terra para acumular minerais essenciais lixiviados do solo. No entanto, uma diferença importante com as macroalgas no oceano é que a água em movimento proporciona um fornecimento perpétuo de novo material que pode acumular-se em todo o organismo, não apenas nas raízes. “As algas marinhas são mais um organismo de absorção tridimensional”, diz Umanzor.
Na Montanha Bokan, Umanzor pretende responder a algumas das muitas questões básicas que permanecem sobre se essas algas marinhas hiper acumuláveis têm alguma esperança de fornecer um fornecimento valioso de REEs.
Isto inclui quantos minerais da montanha estão sendo lixiviados e quais deles viajam e para onde eles viajam depois de chegar à água. Depois, há questões sobre quais espécies de macroalgas se acumulam mais, quão bem elas crescem e qual a melhor forma de extrair os minerais.
Há muitas maneiras pelas quais a abordagem pode falhar – Umanzor diz que o sucesso seria um “milagre”. Mas se tudo correr como planeado, ela prevê densas explorações de algas marinhas que colhem REE nas águas costeiras em redor da montanha e mais além.
Ela planeja começar experimentos agrícolas no próximo ano. “Estaremos olhando para escalas muito além daquelas produzidas para alimentação”, diz ela. “Se tivermos sucesso, será um complemento à mineração tradicional”.
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