Ímãs sem terras raras? Empresa dos EUA tenta quebrar dependência da China
Startup americana aposta em superímãs feitos com ferro e nitrogênio para reduzir a dependência de insumos dominados pelos chineses
Ímãs de alta potência sustentam uma enorme parcela da sociedade moderna. De alto-falantes de áudio de alta qualidade a veículos elétricos, turbinas eólicas e caças, eles são um componente vital em grande parte da tecnologia que usamos diariamente. Para produzi-los, é necessário minerar e refinar elementos de terras raras — uma cadeia de suprimentos amplamente controlada pela China.
Empresas em todo o mundo estão correndo para encontrar alternativas usando materiais mais abundantes e mais baratos de produzir internamente.
A Niron Magnetics, com sede em Minneapolis (EUA), acredita ter encontrado uma solução, alegando que pode alcançar aspectos-chave do desempenho de ímãs de terras raras, usando ferro e nitrogênio — embora em uma formulação exótica. A General Motors, a Stellantis, o governo dos EUA e outras empresas estão apostando nisso.
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“Os chineses implementaram controles de exportação em torno das terras raras, e isso tem sido um grande benefício para nós”, diz Jonathan Rowntree, CEO da Niron.
Atualmente, a China responde por cerca de 60% da mineração global de terras raras, de acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), e por cerca de 90% do refino (incluindo minério extraído e exportado dos EUA). O país asiático também fornece mais de 90% dos ímãs de terras raras, segundo o Departamento de Energia americano. As tensões geopolíticas estão colocando esse fornecimento em risco.
Leia mais: Disputa por minerais críticos pode redesenhar o mapa do poder global : Ímãs sem terras raras? Empresa dos EUA tenta quebrar dependência da China“Queremos resolver esse problema para as empresas ocidentais o mais rápido possível”, afirma Rowntree. Quando questionado se a Niron atenderá apenas o Ocidente, ele responde: “Todos esses países fora da China têm o mesmo problema”. Além dos EUA, a Niron planeja construir uma fábrica em algum lugar da Europa e outra na Ásia. “Não será na China. Provavelmente será no Sudeste Asiático”, conclui.
ALÉM DO NEODÍMIO
Empresas e governos estão especialmente em busca de alternativas para um desses metais de terras raras: o neodímio. Ele é ligado a outros dois metais para produzir o ímã mais popular do mundo. “O neodímio-ferro-boro é o melhor ímã permanente disponível. E ninguém chegou perto”, afirma Nicola Morley, professora de física de materiais da Universidade de Sheffield, na Inglaterra. Ela não tem nenhuma ligação com a Niron.
A Niron captou aproximadamente US$ 200 milhões de investidores privados e cerca de US$ 100 milhões em créditos ou subsídios fiscais federais e estaduais, incluindo dos Departamentos de Energia e Defesa, para desenvolver sua formulação exótica nos últimos 15 anos.
Leia mais: Por que a Nvidia está investindo em uma empresa de reciclagem de baterias : Ímãs sem terras raras? Empresa dos EUA tenta quebrar dependência da ChinaO mundo poderá finalmente descobrir a eficácia da tecnologia da Niron em 2026, quando a empresa afirma que os ímãs produzidos em sua unidade piloto em Minneapolis começarão a aparecer em alto-falantes para uso doméstico. Os motores de eletrodomésticos como máquinas de lavar roupa, secadoras e condicionadores de ar devem seguir o mesmo cronograma em 2026 ou 2027.
A Niron iniciou a construção de sua primeira fábrica em grande escala em Sartell, Minnesota, em setembro, e espera produzir 1.500 toneladas de ímãs por ano no início ou meados de 2027.
A empresa considera vários estados para sua próxima unidade industrial de "escala mundial" com capacidade de 10.000 toneladas por ano, que, segundo estimativas, poderá fornecer mais de 20% do suprimento dos EUA após sua inauguração em 2029. Em seguida, virão as fábricas na Europa e na Ásia.
A Niron não tem planos de licenciar sua tecnologia. "Queremos ser um produtor de ímãs com serviço completo", afirma Rowntree.
As datas para a inauguração de mais fábricas ainda não estão definidas, assim como a previsão de quando os ímãs poderão ser utilizados em máquinas industriais, carros, aviões e turbinas eólicas.
Rowntree afirma que, em comparação com o curto ciclo de vida dos produtos de tecnologia de consumo, o ciclo do setor industrial é médio, o automotivo leva um pouco mais de tempo, e os setores de defesa e turbinas eólicas são os que levam mais tempo. A Niron apenas afirma estar "em negociações" com empresas do setor de defesa.
ÍMÃ RIVAL EM CONSTRUÇÃO
As coisas ficam bastante técnicas quando se fala da Niron. Mas os detalhes são importantes para determinar se a empresa conseguirá atingir suas ambiciosas metas de negócios, incluindo a abertura de capital, que, segundo Rowntree, está "a alguns anos de distância".
A Niron possui diversas patentes para a tecnologia de nitreto de ferro, incluindo uma para a fabricação de um arranjo específico do composto químico — tanto dentro das moléculas quanto na forma como elas formam cristais — obtendo e mantendo-o no que é chamado de "fase alfa dupla linha".
Rowntree explica isso em termos mais simples, dizendo que os átomos são "arranjados de tal forma que os átomos de nitrogênio flexionam a estrutura" para causar um magnetismo maior. Isso é semelhante aos ímãs de neodímio, nos quais, como Morley explica, “o boro basicamente estica” a estrutura dos cristais.
Leia mais: Startup aposta nas baterias em casas como alternativa para reduzir apagões: Ímãs sem terras raras? Empresa dos EUA tenta quebrar dependência da ChinaTransformar esses minúsculos cristais em grandes ímãs foi outro desafio. Toda a fabricação de ímãs de alto desempenho começa com o material em pó. Em seguida, um campo magnético é aplicado para alinhar esses grãos, de modo que seus polos magnéticos fiquem todos voltados para a mesma direção. Depois, os grãos são comprimidos. Finalmente, no caso de ímãs de terras raras, aplica-se calor intenso para unir os grãos.
Mas o calor danificaria o material da Niron, então os cientistas da empresa desenvolveram uma solução alternativa para compactar os ímãs. "Havia, eu diria, um segredo na fabricação em nanoescala, na fase que desejávamos e na manutenção dessa fase", diz Rowntree. "E também muita tecnologia envolvida em 'como escalar isso de forma economicamente viável?'"
SERÁ QUE OS ÍMÃS FUNCIONARÃO?
A Niron divulgou dados sobre a potência de seus ímãs iniciais, que está na extremidade inferior do desempenho do neodímio. A empresa espera eventualmente se aproximar do nível do neodímio, o que a tornará uma concorrente de peso.
O que a Niron ainda não revelou publicamente é a capacidade de seus ímãs resistirem à exposição a fortes campos magnéticos em dispositivos como motores de veículos elétricos. Em determinado ponto, tensões como essas podem desorganizar as minúsculas regiões de magnetismo em qualquer ímã, fazendo com que se cancelem mutuamente e o transformem em apenas um amontoado de metal inútil.
Leia mais: Carro elétrico sem IPVA? Veja os estados que já confirmaram a isenção: Ímãs sem terras raras? Empresa dos EUA tenta quebrar dependência da ChinaA Niron afirma que a capacidade de seus ímãs resistirem à desmagnetização em temperatura ambiente nunca será tão boa quanto a dos metais de terras raras, mas pretende chegar bem perto.
Assim, a Niron está começando a usar seus ímãs em alto-falantes, pois eles produzem um campo magnético menor, enquanto trabalha para melhorar seu desempenho para "aplicações mais exigentes". A empresa afirma que pode substituir ímãs mais fracos, permitindo que alto-falantes de baixo custo sejam menores ou tenham melhor desempenho, mas também que substituirá os ímãs de terras raras mais potentes em alto-falantes de alta qualidade.
VEÍCULOS ELÉTRICOS
Quanto às aplicações mais exigentes, a Niron e a Stellantis anunciaram em outubro uma colaboração para desenvolver novos designs de motores para veículos elétricos. A Stellantis declarou simplesmente que isso "nos permite explorar as possibilidades".
A Niron afirma que sua tecnologia também poderia substituir os ímãs de neodímio em alguns componentes de aeronaves, mas não no motor a jato. Este atinge temperaturas muito altas para ambos os tipos de ímã e requer um metal de terras raras ainda mais caro: o samário.
Fornecer ímãs para automóveis e aviões (e turbinas eólicas) ainda está a anos de distância. Mas se os fabricantes de equipamentos de áudio mantiverem o cronograma previsto pela Niron, muitas perguntas serão respondidas em 2026. "Assim que esses ímãs chegarem ao mercado, poderão ser estudados independentemente por outros, o que será importante para a indústria", diz Morley.
