Em 1787, Carl Axel Arrhenius, um oficial sueco e geólogo amador, encontrou, em uma pedreira na Suécia, um mineral escuro e denso, posteriormente identificado como gadolinita. Esse mineral continha ítrio, um dos primeiros elementos de terras raras a serem identificados. Nas décadas seguintes, outros elementos desse grupo foram descobertos.
Os Elementos de Terras Raras (ETR) formam um grupo de 17 elementos químicos. Desse total, 15 são lantanídeos, que vão do lantânio (Z = 57) ao lutécio (Z = 71). Os outros dois são o escândio (Z = 21) e o ítrio (Z = 39). Como mostra a Figura 1, esses elementos são agrupados porque apresentam propriedades físico-químicas semelhantes e ocorrem, frequentemente, nos mesmos minerais.
Figura 1: Tabela periódica dos elementos químicos, destacando os elementos de terras raras. Modificado de IUPAC, 2022; Prohaska et al., 2022.
Apesar do nome, os Elementos de Terras Raras (ETR) não são propriamente “terras” e nem são tão raros quanto se imagina. Por exemplo, o túlio, um dos menos abundantes, ocorre na crosta terrestre em concentrações comparáveis às do bismuto e superiores às do arsênio, cádmio, mercúrio e selênio. Esses elementos são encontrados em diferentes minerais, sendo os principais a bastnasita, as argilas de adsorção iônica (ion-adsorption clays), a monazita, a xenotima e a apatita. No Brasil, a monazita é utilizada como fonte de terras raras na indústria.
Os ETR podem ser classificados em três grupos, de acordo com sua massa atômica:
· Leves: lantânio, cério, praseodímio e neodímio;
· Médios: samário, európio e gadolínio;
· Pesados: térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio e ítrio.
Alguns autores também incluem o escândio e o promécio entre os ETR. O promécio ocorre naturalmente apenas em quantidades muito pequenas, em minerais de urânio, onde pode ser formado pela fissão espontânea do urânio-238 (238U).
Mineralogia
Os Elementos de Terras Raras (ETR) ocorrem em diversos minerais e materiais, dos mais de 200 minerais que contêm ETRs, apenas alguns têm potencial para formar depósitos econômicos, sendo os mais importantes em escala mundial a bastnasita, a monazita, a xenotima, a apatita e as argilas de adsorção iônica (ion-adsorption clays). A figura 2 apresenta imagens desses minerais.
Figura 2: Principais minerais portadores de elementos de terras raras. Modificado de Mindat (s.d.).
As fórmulas químicas dos principais minerais e materiais associados à ocorrência de Elementos de Terras Raras (ETR) são apresentadas a seguir (tabela 1). As fórmulas podem variar conforme a composição química dos minerais.
Tabela 1: Fórmulas químicas dos principais minerais e materiais associados aos Elementos de Terras Raras (ETR).
Os ETRs são, em geral, mais abundantes (Figura 3) na crosta terrestre do que os metais preciosos, como o ouro (Au) e os elementos do grupo da Platina (platina-Pt, paládio-Pd, irídio-Ir, ródio-Rh, rutênio-Ru e ósmio-Os). Entretanto, a viabilidade econômica de sua exploração depende não apenas da abundância desses elementos, mas também da atuação de processos geológicos naturais capazes de promover sua concentração em determinados ambientes geológicos. Para que uma ocorrência mineral se torne um depósito economicamente explorável, é necessário que os elementos estejam concentrados em teores adequados, em volumes significativos e em condições de acesso favoráveis, considerando-se, ainda, os custos de extração, os aspectos técnicos e os impactos ambientais associados à atividade minerária.
Figura 3: abundância dos elementos químicos na crosta continental mostra que os ETR não são assim tão raros em relação a outros. Modificado de Haxel et al. (2002).
Os minerais portadores de ETRs estão associados principalmente a rochas ígneas alcalinas e carbonatitos, embora também ocorram em depósitos secundários derivados do intemperismo e da erosão dessas estruturas.
Geologia dos depósitos de Elementos de Terras Raras
Os depósitos de ETRs ocorrem em diferentes contextos geológicos, associados a processos magmáticos, hidrotermais, sedimentares e supergênicos (Figura 4). Entre os principais tipos de depósitos primários destacam-se aqueles relacionados a carbonatitos, rochas alcalinas peralcalinas e granitos diferenciados, incluindo pegmatitos associados. Também são importantes os depósitos sedimentares, formados pela concentração de minerais resistentes ao intemperismo em placeres e conglomerados, e os depósitos secundários, desenvolvidos pelo enriquecimento residual durante o intemperismo ou pela adsorção de ETR em argilominerais (Verplank & Van Gosen, 2011, in Takehara, 2015; Chakhmouradian & Zaitsev, 2012; Moraes & Seer. 2021).
Figura 4: Depósitos e ocorrências de ETRs no mundo, de acordo com sua gênese, destacando-se aqueles que já são minas. Modificado de Paes de Andrade & Arcoverde,2013; Moraes & Seer. 2021.
Uma parcela expressiva dos depósitos magmáticos está relacionada a ambientes intracontinentais extensionais e anorogênicos. O afinamento litosférico e a reativação de estruturas crustais profundas favorecem a fusão parcial do manto e a geração de magmas alcalinos, frequentemente subsaturados em sílica. Esses processos podem originar províncias ígneas nas quais diferentes episódios magmáticos contribuem para a formação de mineralizações de ETR (Verplank & Van Gosen, 2011, in Takehara, 2015; Chakhmouradian & Zaitsev, 2012; Moraes & Seer. 2021).
Os carbonatitos constituem uma das principais associações litológicas de depósitos de ETR, geralmente com enriquecimento em elementos de terras raras leves (ETRL). Nesses sistemas, carbonatos e apatita desempenham papel importante na concentração dos elementos, enquanto minerais acessórios, como perovskita e pirocloro, também podem contribuir para o conteúdo de ETR. Durante o resfriamento magmático e a alteração posterior, esses elementos podem ser incorporados a minerais como monazita, bastnasita e parisita (Takehara, 2015). No Brasil, destacam-se os depósitos de Araxá (MG), Catalão (GO) e Barra do Itapirapuã (SP), associados a carbonatitos. Em Minas Gerais, também são relevantes os complexos carbonatíticos de Tapira, Serra Negra e Salitre, nos quais o intemperismo promoveu enriquecimento supergênico de elementos associados às rochas magmáticas primárias.
As rochas alcalinas peralcalinas, especialmente as subsaturadas em sílica, também podem hospedar mineralizações de ETR, por vezes associadas a carbonatitos. Esses depósitos podem apresentar concentrações em minerais formados durante a cristalização magmática e em fases relacionadas à circulação de fluidos hidrotermais. No Brasil, exemplos incluem Repartimento (RR) e, em Minas Gerais, Salitre I e II e Serra Negra, associados a complexos alcalinos com carbonatitos (Linnen & Cuney, 2005, in Takehara, 2015; Castor & Hedrick, 2006, in Takehara, 2015; Moraes & Seer. 2018).
Os ETR também ocorrem em granitos diferenciados e pegmatitos associados, tanto peralcalinos quanto peraluminosos. O enriquecimento pode ocorrer nas fases finais da evolução magmática, quando líquidos residuais ricos em elementos como F, Li, B e P favorecem a concentração de ETR, além de Sn, Ta e Nb. Esses sistemas podem conter minerais portadores de ETR pesados (ETRP), como xenotima, fergusonita e samarskita, bem como minerais associados aos ETRL, como monazita e alanita. A distribuição final dos elementos depende da evolução magmática, da atuação de fluidos hidrotermais e de processos posteriores de intemperismo (Linnen et al., 2012, in Takehara, 2015; Chakhmouradian & Zaitsev, 2012; Takehara, 2015). Entre os exemplos brasileiros estão os granitos Água Boa e Madeira, que integram o depósito de Pitinga (AM), o Granito Serra Dourada (GO) e o Complexo Granítico Costa Marques (RO), associados a províncias estaníferas.
Os depósitos sedimentares resultam da concentração de minerais resistentes ao intemperismo e ao transporte, especialmente em depósitos do tipo placer e em conglomerados. No Brasil, destacam-se as ocorrências em areias litorâneas dos estados do Rio de Janeiro, Espírito Santo, Bahia, Piauí e Maranhão, associadas à concentração de minerais como a monazita. Os depósitos secundários incluem mineralizações residuais formadas pela alteração intempérica de rochas preexistentes e depósitos em que os ETR ficam adsorvidos em argilominerais. O intemperismo pode promover a remoção de componentes mais solúveis e o enriquecimento relativo dos elementos e minerais resistentes no material residual. No Brasil, os depósitos residuais associados a carbonatitos encontram-se em Araxá (MG) e Catalão (GO) (Moraes & Seer. 2021).
Além desses contextos, os ETR podem ocorrer em veios hidrotermais de quartzo e fluorita, bem como em depósitos do tipo IOCG-REE (Iron Oxide–Copper–Gold–Rare Earth Elements). No Brasil, destaca-se a ocorrência de Igarapé Bahia, na Província Mineral de Carajás (PA), associada a um depósito do tipo IOCG com presença de ETR (USGS, 2017; Loureiro & Santos, 2013).
Reservas e produção mundial
Antes de mais nada é preciso entender os conceitos de reservas e recursos. Segundo Grotzinger e Jordan (2013), as reservas são depósitos que já foram descobertos e que, no tempo presente, podem ser explorados economicamente e de acordo com a lei. Já os recursos, constituem a quantidade inteira de um dado material que pode se tornar disponível para uso no futuro. Outro aspecto que deve ser considerado é a produção mineral a qual representa a quantidade de material efetivamente extraída durante determinado período. Portanto, um país pode possuir grandes reservas de elementos de terras raras (ETR) e, ainda assim, apresentar baixa produção, devido às limitações tecnológicas, custos de extração e processamento, infraestrutura industrial e condições de mercado. Além disso, as estimativas de reservas podem variar conforme a fonte, o ano e os critérios adotados.
No cenário mundial, a China possui as maiores reservas de ETRs, com 44 milhões de toneladas (Figura 5a). Além do mais, a China consolidou sua liderança na produção de ETR com 140.000 toneladas de produção anual (Figura 5b) nas suas minas por meio de investimentos em pesquisa e desenvolvimento e da estruturação de uma cadeia produtiva que abrange desde a mineração até o processamento e o refino desses elementos (USGS, 2024).
Figura 5: a) Depósitos estimados de terras raras em milhares de toneladas; b) Produção de elementos de terras raras em toneladas (t) no mundo, por país, no ano de 2026. Elaborado com base em dados do Mineral Commodity Summaries 2026: Rare Earths (USGS, 2026).
O Brasil possui grandes reservas de elementos de terras raras (ETR), estimadas em 11 milhões de toneladas (Figura 5a), ocupando a segunda posição no ranking mundial. Apesar desse potencial geológico, a produção mineral é relativamente baixa, de aproximadamente 2.000 toneladas por ano (Figura 5b). Essa diferença evidencia que a quantidade de reservas minerais não determina, por si só, o volume de produção de um país. A transformação das reservas em produção depende de fatores como infraestrutura de mineração e beneficiamento, disponibilidade de tecnologias para separar os diferentes ETR, investimentos, custos operacionais e condições econômicas e ambientais. No caso das terras raras, a complexidade dos processos de separação e processamento representa um desafio importante, pois esses elementos apresentam propriedades químicas muito semelhantes. Assim, mesmo países com reservas expressivas podem ter participação limitada na produção mundial (USGS, 2026).
Usos e funções
Neste século, os Elementos de Terras Raras (ETR) assumem posição estratégica na economia global, sendo frequentemente classificados como matérias-primas críticas em razão de sua importância tecnológica e econômica e dos riscos associados à sua disponibilidade e ao seu fornecimento. Suas propriedades físico-químicas singulares os tornam essenciais à fabricação de materiais e componentes utilizados em diversos setores, incluindo as indústrias aeroespacial e de defesa, a geração e a conversão de energia, as telecomunicações, a eletrônica e os sistemas de transporte. A Tabela 2 lista os ETRs, em ordem crescente de número atômico, e suas aplicações.
As principais propriedades dos elementos de terras raras (ETR) são:
1. Propriedades magnéticas: Elementos como neodímio (Nd), disprósio (Dy) e samário (Sm) são importantes na fabricação de ímãs permanentes de alta intensidade magnética. Essas propriedades estão relacionadas à estrutura eletrônica dos átomos. Combinados com outros elementos, como ferro, boro e cobalto, formam materiais magnéticos utilizados em motores elétricos, turbinas eólicas, alto-falantes e equipamentos eletrônicos.
2. Propriedades luminescentes: Elementos como európio (Eu), érbio (Er), ítrio (Y) e neodímio (Nd) são utilizados em materiais que emitem luz quando estimulados por uma fonte de energia. Essas propriedades têm aplicações em LEDs, lâmpadas, telas e lasers. O európio, por exemplo, é empregado na produção de materiais emissores de luz vermelha, enquanto o érbio é utilizado em amplificadores de sinais transmitidos por fibras ópticas.
3. Propriedades elétricas e eletroquímicas: O lantânio (La), o cério (Ce), o neodímio (Nd) e o praseodímio (Pr) são utilizados na fabricação de baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH). Nelas, uma mistura de metais de terras raras pode compor o material do ânodo, contribuindo para a capacidade de armazenamento de energia e o desempenho durante os ciclos de carga e descarga. Essas baterias são empregadas, por exemplo, em veículos híbridos e ferramentas elétricas portáteis.
4. Propriedades catalíticas: O cério (Ce) e o lantânio (La) são importantes na catálise, processo em que determinadas substâncias aumentam a velocidade das reações químicas. O cério é utilizado em conversores catalíticos automotivos, nos quais contribui para o controle das emissões de gases. O lantânio, por sua vez, é empregado como componente de catalisadores utilizados no refino do petróleo, especialmente no craqueamento catalítico, que transforma moléculas maiores de hidrocarbonetos em outras menores, de maior interesse industrial.
Tabela 2: Elementos de terras raras (ETR) e suas principais aplicações (modificado de Rocio et al., 2012; Moraes & Seer. 2021)
Mini glossário geológico (https://sigep.eco.br/glossario)
- Adsorção: Processo pelo qual átomos, íons ou moléculas ficam retidos na superfície de um material. No caso de determinados depósitos de terras raras, esses elementos podem ser adsorvidos por argilominerais presentes no solo ou no material alterado.
- Argilas de adsorção iônica: Materiais argilosos nos quais íons de terras raras ficam retidos nas superfícies dos minerais. Em determinadas condições, esses elementos podem ser extraídos por processos químicos, tornando esses materiais importantes fontes de terras raras.
- Carbonatitos: Rochas ígneas compostas predominantemente por minerais carbonáticos, como calcita e dolomita.
- Depósitos hidrotermais: Depósitos minerais formados ou modificados pela circulação de fluidos quentes através das rochas. Esses fluidos podem transportar elementos químicos e favorecer sua concentração em determinados locais.
- Depósitos sedimentares: Depósitos formados pela acumulação e concentração de materiais transportados e depositados por processos sedimentares. Alguns podem conter minerais resistentes ao intemperismo e ao transporte, incluindo minerais portadores de terras raras.
- Enriquecimento supergênico: Aumento da concentração de determinados elementos ou minerais próximo à superfície terrestre, associado a processos como intemperismo, dissolução, transporte e precipitação química.
- Granitos diferenciados: Granitos formados em etapas mais avançadas da evolução de um magma, durante as quais a cristalização dos minerais modifica progressivamente a composição do líquido magmático restante.
- Intemperismo: Conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que promovem a alteração e a desagregação das rochas expostas à superfície terrestre. O intemperismo pode modificar a composição dos materiais e favorecer a concentração relativa de determinados elementos minerais.
- IOCG: Sigla derivada do inglês Iron Oxide–Copper–Gold–Rare Earth Elements, utilizada para designar depósitos associados a óxidos de ferro, cobre, ouro e elementos de terras raras.
- Pegmatitos: Rochas ígneas geralmente caracterizadas por cristais muito grandes, frequentemente associadas às etapas finais da cristalização de magmas.
- Placeres: Depósitos formados pela concentração natural de minerais resistentes e relativamente densos, transportados e selecionados pela água ou por outros agentes. Podem ocorrer em rios e praias e, em determinadas condições, concentrar minerais como a monazita.
- Rochas alcalinas: Rochas ígneas relativamente enriquecidas em sódio e/ou potássio em relação à sílica.
- Rochas peralcalinas: Rochas ígneas nas quais a quantidade de sódio e potássio é superior à necessária para se combinar com o alumínio presente na composição química da rocha.
- Rochas peraluminosas: Rochas ígneas cuja composição química apresenta excesso de alumínio em relação à quantidade necessária para formar determinados minerais, como feldspatos.
Referências bibliográficas
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