A cada novo lançamento, o ciclo se repete e milhões de celulares são descartados, formando uma parcela significativa do lixo eletrônico que se acumula no Brasil e no mundo. Em 2022, cerca de 59,4 milhões de toneladas de lixo eletrônico foram geradas globalmente, e este volume deve chegar a 74 milhões de toneladas até 2030, segundo dados do The Global E-waste Monitor.
Além do valor econômico, esse tipo de resíduo concentra substâncias potencialmente tóxicas, capazes de causar impactos ambientais e à saúde humana quando descartadas de forma inadequada.
É nesse contexto que uma pesquisa desenvolvida no Instituto de Química (IQ) da Unesp, em Araraquara, se dedicou a enfrentar um dos desafios centrais da reciclagem de eletrônicos: a extração do cobre presente em placas e circuitos. Intitulado Optimized copper leaching from e-waste via rapid analytical methods, o trabalho integra o projeto Abordagens Analíticas Inovadoras para a Gestão Sustentável de Resíduos Eletrônicos, coordenado pela professora Fabíola Manhas Verbi Pereira, do Grupo de Abordagens Analíticas Alternativas (GAAA).
“Resíduos eletrônicos contêm metais nobres e elementos estratégicos, mas também componentes potencialmente tóxicos. Se esse material é descartado de forma inadequada, parte desses elementos pode migrar para o solo e para a água, ampliando os riscos ambientais e à saúde humana. Ao mesmo tempo, muitos desses metais têm valor econômico e alto custo de obtenção por mineração, o que torna a reciclagem um caminho cada vez mais relevante”, destaca a docente.
Na pesquisa, o cobre foi definido como alvo devido a sua alta concentração nos resíduos e porque sua extração é complexa e sua presença influencia diretamente a recuperação de outros elementos que aparecem em quantidades menores nas placas.
“Por estar presente em grande quantidade, ele acaba condicionando toda a estratégia de extração. Se o cobre não for bem controlado, a recuperação dos demais metais fica comprometida”, explica o pesquisador Dennis Silva Ferreira, pós-doutorando do IQ, que colaborou com o desenvolvimento da pesquisa.
Como a pesquisa foi feita
Para extrair o cobre das placas eletrônicas, os pesquisadores utilizaram um processo baseado no uso de soluções químicas, conhecido como hidrometalurgia. De forma simplificada, em vez de submeter o resíduo a altas temperaturas para separar os metais, como ocorre em alguns processos convencionais, a técnica emprega líquidos capazes de dissolver o metal de interesse. Essa abordagem tende a demandar menos energia e pode reduzir a liberação de poluentes, dependendo dos reagentes utilizados.
No estudo, foram avaliadas três soluções diferentes: ácido nítrico, uma mistura de ácido nítrico com cloreto de sódio e água, utilizada apenas como referência para comparação. Antes dessa etapa, as placas eletrônicas passaram por um preparo mecânico, sendo trituradas e peneiradas até a obtenção de um pó fino. Esse procedimento aumenta a área de contato do material com as soluções químicas e torna o processo de extração mais eficiente.
Em seguida, o pó obtido foi colocado em contato com as soluções químicas e mantido sob agitação, em temperaturas e tempos previamente definidos. Durante esse período, o cobre presente no material sólido passou a interagir com a solução e se dissolveu no líquido, deixando de fazer parte da estrutura das placas.
Para identificar as condições mais eficientes, a equipe adotou o planejamento de experimentos, uma estratégia que permite avaliar diferentes combinações de variáveis de forma organizada e com um número reduzido de ensaios. Ao todo, foram realizados 33 experimentos, nos quais fatores como temperatura e tempo de contato entre o resíduo e a solução foram analisados de maneira sistemática.
O cobre está presente em alta concentração nos resíduos eletrônicos devido à sua elevada condutividade elétrica | Imagem: Envato
Resultados alcançados
Entre as soluções avaliadas, o ácido nítrico apresentou o melhor desempenho na extração do cobre presente nas placas eletrônicas. A água mostrou baixa eficiência, enquanto a mistura de ácido nítrico com cloreto de sódio não trouxe vantagens significativas nas condições testadas. O resultado indica que o uso do ácido nítrico de forma isolada é mais eficaz para promover a remoção do cobre do material eletrônico moído.
O fato de o ácido nítrico ser um reagente amplamente conhecido e utilizado na indústria também reforça o potencial de aplicação do método em escala maior. Ainda assim, o estudo concentrou-se na etapa inicial do processo, chamada lixiviação, que corresponde à transferência do cobre do material sólido para a solução líquida. As fases seguintes, que envolvem recuperar esse cobre da solução e transformá-lo novamente em um produto sólido com valor comercial, fazem parte dos próximos desdobramentos da pesquisa.
Para verificar se o processo estava funcionando como esperado, a equipe combinou diferentes técnicas analíticas. A fluorescência de raios X foi utilizada para medir quanto cobre permanecia no material sólido antes e depois da extração. Os resultados indicaram uma redução expressiva desse metal nas amostras, sinal de que ele havia sido transferido para a solução.
Outra ferramenta importante foi a espectroscopia de plasma induzido por laser, que permite analisar rapidamente a composição do material sólido.
“Com essa técnica, foi possível identificar e acompanhar sinais específicos do cobre em poucos segundos, ajudando a confirmar a eficiência da extração”, resume Dennis.
Os pesquisadores também recorreram à ciência de dados para lidar com o grande volume de informações geradas nos experimentos e nas análises espectroscópicas. Os algoritmos utilizados foram desenvolvidos pelo próprio grupo de pesquisa, permitindo processar os dados de forma mais eficiente e avaliar, com maior precisão, o desempenho do processo de extração.
“Essa abordagem permitiu uma avaliação mais objetiva e imparcial dos resultados, ajudando a identificar qual solução era, de fato, mais eficiente para a extração do cobre”, afirma a docente.
Grupo de Abordagens Analíticas Alternativas (GAAA) do Instituto de Química, da Unesp, em Araraquara/SP | Imagem: Arquivo Pessoal
Próximos passos
A equipe do Grupo de Análises Analíticas Avançadas (GAAA) pretende dar continuidade às pesquisas voltadas à gestão sustentável de resíduos eletrônicos, ampliando tanto o escopo dos materiais estudados quanto às aplicações dos métodos desenvolvidos. Entre os próximos passos estão o avanço nas possibilidades de recuperação de metais nobres, como ouro, prata e estanho, que apresentam alto valor econômico e grande interesse para a reciclagem.
Outra frente importante envolve o aprofundamento das etapas posteriores à lixiviação, com foco na recuperação do cobre a partir da solução líquida e na sua conversão em produtos sólidos reutilizáveis, aproximando o processo de uma cadeia completa de reaproveitamento.
Os pesquisadores também planejam ampliar os estudos sobre impactos ambientais associados ao descarte de resíduos eletrônicos. Estão previstos experimentos com plantas cultivadas em contato com materiais eletrônicos moídos, com o objetivo de avaliar possíveis efeitos no desenvolvimento vegetal e investigar a absorção de metais presentes nesses resíduos.
A ciência de dados continuará a ter papel central nessa nova fase, com o grupo desenvolvendo algoritmos cada vez mais voltados ao tratamento e à interpretação dos dados gerados nos experimentos. De acordo com a docente do IQ, essa é uma etapa fundamental para aproximar os resultados obtidos em laboratório de cenários de aplicação prática, especialmente no setor de reciclagem.
“Nós queremos consolidar uma abordagem que una química, análise de dados e avaliação ambiental, contribuindo para soluções mais eficientes e sustentáveis diante do crescente desafio do lixo eletrônico”, finaliza Pereira.
