Carros Elétricos, Van Gogh e Direitos Humanos O caso do cobalto: percurso investigativo sobre o consumo dos recursos minerais.
Aceite para publicação em 21 de dezembro de 2017.
Publicação debaixo de uma Licença Creative Commons da Casa das Ciências.
_______________________________________________________________________________________________1
Introdução Somos já mais de 7 mil milhões de pessoas e desde a década de setenta do século passado que a Terra não tem capacidade para regenerar todos os recursos que consumimos no decurso de um ano. Estima-se que usamos os recursos de 1,7 planetas Terra (http://www.overshootday.org/)! Os recursos geológicos (minerais, energéticos e hidrogeológicos) são fundamentais à nossa existência e à manutenção da qualidade de vida que nos habituámos a ter e que tantos países ambicionam alcançar. Relativamente aos recursos minerais, estes sustentam a sociedade tecnológica em que vivemos. Os metais básicos e os metais ferrosos têm uma importância elevada na economia global, mas, na realidade, ainda pouco divulgada. São utilizados maioritariamente em ligas metálicas e com as mais diversas aplicações (Moura, 2016). O consumo de recursos metálicos aumentou drasticamente após a 2.ª Guerra Mundial, continuando a crescer de ano para ano. Para além dos irremediáveis problemas ambientais resultantes da exploração destes recursos, é de salientar o facto de muitas jazidas com importância estratégica se encontrarem em países com instabilidade política e social, originando graves problemas que colocam em causa os Direitos Humanos. Face à possível (e cada vez mais próxima) exaustão das jazidas em exploração, existem duas possibilidades: em primeiro lugar, aumentar a disponibilidade dos recursos, com a descoberta e exploração de novas jazidas (eventualmente no fundo oceânico… mas qual o seu preço ambiental?) ou com a sua reciclagem; e, em segundo lugar, diminuir a procura do recurso, nomeadamente, através de soluções tecnológicas alternativas (McKinney & Schoch, 1998). Outra possibilidade para os problemas que se adivinham cada vez mais próximos? Mudar o estilo de vida. Não o de uma entidade global e hipotética, mas o nosso. A temática da gestão dos recursos geológicos é abordada no 11.º ano, na disciplina de Biologia e Geologia, sendo uma das sugestões metodológicas do programa a “Análise de dados estatísticos relativos à exploração e valor económico de matérias-primas minerais”. É igualmente trabalhada na disciplina de Geologia do 12.º ano, no tema III, “A Terra Ontem, Hoje e Amanhã”. Considerando-se fundamental promover a reflexão pelos alunos das exigências mundiais em termos de recursos minerais, foi escolhido como possível modelo o caso da extração e utilização de cobalto. Nas páginas seguintes encontra-se a ficha orientadora para os alunos, bem como um conjunto de notas de apoio ao professor. Um percurso investigativo semelhante poderá ser realizado com o lítio, o níquel,… qualquer um deles permite retirar as mesmas ilações sobre o futuro. Uma turma poderá ser inclusivamente dividida em grupos, ficando cada um responsável por um estudo de caso diferente. Denominei esta abordagem como “percurso investigativo” precisamente porque o objetivo é levar os alunos a perceber a importância de procurar a informação, fazendo as questões certas sobre os assuntos que preenchem os noticiários e os jornais. São objetivos específicos: (A) promover uma reflexão fundamentada sobre notícias recentes relacionadas com a exploração dos recursos geológicos; (B) orientar um percurso de pesquisa de informação na Internet sobre a utilização e extração de um recurso específico. Relativamente à atividade apresentada, é necessário ter em conta que, em primeiro lugar, os sítios da Internet sugeridos estão em língua inglesa, sendo essencial que os alunos a dominem para a sua concretização. Em segundo lugar, as hiperligações poderão ser desativadas num futuro próximo. No entanto, ficará sempre o propósito máximo deste material: apresentar uma metodologia para a abordagem da gestão dos recursos naturais, motivadora e com carácter investigativo. Certamente surgirão novos locais na Internet, com informação mais atualizada. Uma nota final: estima-se que o número total de veículos produzidos desde 1900 seja superior a dois mil milhões, estimando-se que nos próximos 40 anos poderão vir a produzir-se mais de 4 mil milhões (Emmott, 2013). Se considerarmos os recursos necessários para a produção de um único automóvel, estes números são dramáticos. _______________________________________________________________________________________________2
11.º ano – Biologia e Geologia
Carros Elétricos, Van Gogh e Direitos Humanos O caso do cobalto: percurso investigativo sobre o consumo dos recursos minerais. Ficha Orientadora para os Alunos A sociedade tecnológica em que vivemos exige cada vez mais uma maior quantidade de recursos geológicos, entre os quais se encontram os recursos minerais, não renováveis tendo em conta o nosso cada vez maior ritmo de consumo. No entanto, as inovações continuam, em especial no domínio dos recursos energéticos, à medida que procuramos alternativas mais viáveis a longo prazo para a nossa dependência dos combustíveis fósseis. 1. Leia com atenção a seguinte notícia: Tesla aposta tudo no Model 3, o carro elétrico para as massas: http://www.dn.pt/dinheiro/interior/tesla-revela-ambicioso-model-3-o-seu-carro-mais-barato5104344.html Comente a notícia, fundamentando o seu ponto de vista sobre este progresso tecnológico e industrial. 2. Qual o componente do veículo que parece ter um papel fundamental no custo de produção e na comercialização deste tipo de veículos? Explique porquê. 3. O modelo anterior da Tesla é o Model S. Investigue a composição das baterias de lítio deste veículo. Para o efeito, consulte: http://www.visualcapitalist.com/extraordinary-raw-materials-in-a-tesla-model-s/. 4. Vamos centrar a nossa investigação no elemento cobalto. Será que a sua utilização se limita às novas tecnologias?... Qual a relação entre este metal ferroso e o seguinte quadro de Van Gogh (1889)?
5. Como se obtém este elemento da Natureza? Pode consultar https://www.britannica.com/technology/cobalt-processing.
6. Atualmente, qual a proveniência a nível mundial do cobalto? Pode investigar em https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cobalt/mcs-2016-cobal.pdf. 7. O cobalto é um exemplo claro do impacto social da exploração dos recursos minerais. Fundamente esta afirmação, a partir da leitura da seguinte notícia: Crianças com 7 anos trabalham em minas de cobalto usado nos telemóveis: http://expresso.sapo.pt/internacional/2016-01-19-Criancas-com-7-anos-trabalham-em-minas-de-cobalto-usado-nos-telemoveis
8. Tendo em conta os elementos que recolheu até ao momento, justifique a classificação do cobalto pela União Europeia como uma matéria-prima mineral “crítica”. 9. O que prevê estar a acontecer ao custo do cobalto a nível mundial? Fundamente a sua opinião. 10.Tendo em conta a taxa de crescimento atual da população humana, em que a cada 12 anos se verifica um incremento de 1000 milhões de pessoas, e as previsões de produção e consumo dos veículos elétricos, regresse à notícia inicial e analise-a de forma crítica. “Quanto custa um carro? Uma fortuna.” (Emmott, 2013).
_______________________________________________________________________________________________3
Orientações para o Professor: 1. Pretende-se que os alunos discutam em grupo a importância desta notícia. É esperado que os alunos façam uma referência à importância do investimento tecnológico e industrial no desenvolvimento e na produção de veículos que não conduzam diretamente à emissão de gases poluentes. É igualmente esperado que os alunos refiram a importância destes veículos serem cada vez mais viáveis, do ponto de vista económico, para o consumidor final, e que apresentem uma maior autonomia e comodidade. 2. Os alunos deverão referir-se às baterias, sendo que é indicado na notícia que o elevado custo de produção deve-se a este componente. Da eficiência da bateria depende o tempo de autonomia destes veículos, pelo que se pretende que as baterias permitam a realização do maior número de quilómetros possível, para que sejam uma alternativa competitiva com os veículos com motor de combustão interna. 3. As baterias deste veículo apresentam 540 kg, correspondendo a cerca de 26% da massa total do carro. São constituídas por 7104 células de iões de lítio. Cada célula apresenta no cátodo 80% de níquel, 15% de cobalto, 5% de alumínio e vestígios de lítio. No ânodo encontra-se silício e grafite (natural ou sintética) e o eletrólito corresponde a sais de lítio. Existe ainda um revestimento de cobre e/ou alumínio. 4. O cobalto está relacionado com os tons de azul, presentes na pintura de Van Gogh. O pigmento azul de cobalto (CoAl2O4) obtém-se genericamente através do aquecimento de silicatos de alumínio e elementos de cobalto, até cerca 1200ºC. Este pigmento foi usado na porcelana chinesa e a sua utilização na Europa remonta, pelo menos, ao séc. XVIII. Foi o químico sueco Georg Brandt que, em 1742, mostrou que a cor azul se devia ao elemento cobalto. O cobalto proporciona cores entre o azul e o preto, dependo da composição química do pigmento. A sua principal aplicação continua a ser no âmbito da cerâmica, mas também no vidro, porcelanas e tintas. Podem ser consultadas as páginas: https://blogs.scientificamerican.com/symbiartic/pinch-of-pigment-cobalt-blue/ e http://www.academia.edu/13879907/Van_Goghs_Cobalt_Blue. 5. Não existe cobalto em estado puro na Natureza, no entanto, este elemento encontra-se disperso na crosta terrestre, numa concentração média de cerca de 25ppm. Mais de uma centena de minerais contêm pequenas quantidades de cobalto ou este pode estar em substituição de outros elementos. No entanto, apenas cerca de trinta minerais apresentam uma maior quantidade deste metal, sendo os mais comuns: eritrite [Co3(AsO4)2.8(H2O)], cobaltite (CoAsS), asbolite [(Co, Mn)O.2MnO2.4H2O], carrolite [Cu(Co, Ni)2S4], lineíte (Co3S4) e skutterulite [(Co,Fe,Ni)As2-3]. Normalmente, o cobalto é um subproduto da mineração de outros metais, em especial, cobre e níquel. A extração do cobalto ocorre em explorações a céu aberto ou subterrâneas, procedendo-se genericamente à trituração do minério, separação dos materiais com cobalto da restante ganga e posterior purificação do cobalto por processos físicos e químicos. Estima-se que existam elevadas quantidades de cobalto no fundo oceânico, em nódulos de manganês e crostas, mas a sua exploração ainda não é economicamente viável com a tecnologia existente hoje em dia. Para além do mais, é imprescindível ter também em linha de conta as consequências ambientais que esse processo poderia vir a ter. 6. Os alunos deverão chegar à conclusão que, em 2015, a República do Congo foi o principal país extrator de cobalto (associado a minérios de cobre), correspondendo a mais de metade da exploração mineira a nível mundial. Seguiu-se a China, Rússia e Canadá, bem como a Austrália. Estima-se que as maiores reservas deste metal se encontrem na República do Congo, seguida pela Austrália e por Cuba. Desde 1980 que a maioria do minério de cobalto é extraído do Congo, com origem num minério sedimentar com 880-735 Ma. No entanto, verifica-se que a China é o maior fornecedor de cobalto refinado, importando muitas das suas matérias-primas do Congo. Marrocos é o único produtor de cobalto primário, tendo este origem em minerais de arsénico. 7. Segundo a notícia que os alunos deverão analisar, a exploração dos minerais de cobalto na República do Congo decorre parcialmente em minas artesanais, onde os trabalhadores não têm as condições de segurança adequadas e onde a sua remuneração não é justa, nem possibilita uma vida digna. Verificam-se ainda situações de exploração infantil, que não são alvo de controlo nem de sanções. Assim, a comercialização de cobalto a baixo custo só é possível às custas de mão-de-obra barata e do desprezo pelos Direitos Humanos. _______________________________________________________________________________________________4
8. Segundo a União Europeia, uma matéria-prima mineral é considerada “crítica”, quando os riscos da sua eventual escassez e o impacto dessa situação na economia global são superiores à média. Os alunos deverão referir que, a nível mundial, são poucos os países que exploraram e purificam este elemento, no entanto, o consumo deste metal tem vindo a aumentar, tendo em conta a sua utilização nas tecnologias mais recentes. Podem ser encontradas mais informações em: http://europa.eu/rapid/press-release_MEMO-10-263_en.htm. 9. Os alunos deverão prever que o custo do cobalto terá vindo a aumentar. Deverá ser referida a crescente procura deste elemento, associado ao desenvolvimento tecnológico que se tem verificado recentemente, nomeadamente, no que diz respeito aos veículos elétricos. Poderá também ser referida a instabilidade social que se verifica na República do Congo. Estima-se que em 2020, a utilização de cobalto nas baterias seja superior a toda a utilização que foi dada a este elemento em 2015. Podem ser encontradas mais informações em: http://rockstone-research.com/index.php/en/research-reports/1961-Potential-for-a-Massive-Discoveryof-Cobalt,-Copper-and-High-Tech-Metals. 10. Os alunos deverão repensar o modo como encararam inicialmente a notícia da Tesla, questionando os impactos ambientais e sociais que estão envolvidos nesta tecnologia. A produção em massa destes equipamentos implica um enorme consumo de recursos minerais, sendo que as reservas mundiais são limitadas e, mais depressa do que se poderá pensar, irão acabar por se esgotar. O Professor deverá orientar a discussão final para a reflexão sobre o modo como se poderá alterar esta situação e o contributo que cada um de nós poderá ter para o agravamento, ou não, destes problemas.
_______________________________________________________________________________________________5
Ficha Técnica
Autora: Ana Isabel dos Santos Rebelo
Agradecimentos A autora agradece ao Professor Doutor Rui Manuel Dias, Coordenador Científico do Centro Ciência Viva de Estremoz, pela palestra apresentada na 1.ª Edição do XXXV Curso de Atualização de Professores em Geociências (26 de novembro de 2016), que serviu de inspiração à construção deste recurso.
Referências bibliográficas de suporte ao trabalho: Dias, R. (2016). Pessoas, Consumos e Recursos Geológicos. Livro de Resumos – Curso de Atualização de Professores: Mirando o Futuro pelos Olhos da Geologia, 3-10. Emmott, S. (2013). Dez Mil Milhões – Enfrentando o Nosso Futuro. Círculo de Leitores. McKinney, M. & Schoch, R. (1998). Environmental Science – Systems and Solutions. Jones and Bartlett Publishers. Moura, A. (2016). Geologia Económica dos metais básicos e dos metais ferrosos – uma síntese. Geonovas, 29, 43-52.
_______________________________________________________________________________________________6