O que é tântalo, afinal?

Título inspirado em Jack Ryan, da Amazon.

Destaques:

• O que é tântalo e sua história
• Papel essencial do tântalo na eletrônica
• Onde o tântalo é extraído e produzido
• O risco de fornecimento do tântalo

Você já ouviu falar no mito de Tântalo? O rei grego ficou conhecido por sua punição no abismo profundo de Tártaro, onde foi condenado a ficar em pé em uma poça d’água sob uma árvore carregada de frutas em galhos baixos. Os frutos estavam sempre fora do seu alcance e a água sempre recuava quando Tântalo se abaixava para beber.

‍

‍

Tudo muito tentador.

Mas isso não é uma aula de mitologia grega. É apenas uma forma de introduzir a origem do tântalo—um metal cinza, duro e pesado, altamente resistente à corrosão e classificado também como um "elemento de terras raras". E raro ele é: a concentração média de tântalo na crosta terrestre é de apenas 2 partes por milhão.

Um Breve Histórico sobre o Tântalo

Em 1802, Anders Gustav Ekeberg relatou a descoberta de um novo metal na Universidade de Uppsala, na Suécia. O tântalo ganhou o nome inspirado no mito grego porque apresentava um "problema tentador" ao tentar dissolvê-lo em ácido.

Devido à dificuldade de decompor o metal com ácido, análises posteriores apontaram que tântalo e nióbio seriam idênticos—metal já descoberto na época.

O que não se sabia então era que o tântalo e o nióbio geralmente ocorriam juntos e eram muito semelhantes do ponto de vista químico. Só em 1846 Heinrich Rose comprovou que era possível separar o tântalo do nióbio por meio de um processo, provando serem elementos distintos.

No entanto, a amostra de tântalo de Rose ainda não era pura. Apenas em 1903 Werner von Bolton conseguiu obter tântalo puro.

Embora a conquista de um elemento novo e puro tenha causado entusiasmo, ninguém em 1903 imaginava o papel fundamental que o metal teria anos depois na fabricação de eletrônicos portáteis.

O Que É Tântalo?

Mas afinal, o que é esse metal cinza que carrega o nome de um rei mitológico condenado?

O tântalo é encontrado isolado na natureza apenas em situações muito raras. Predominantemente, aparece como columbita-tantalita, que contém outros metais, como o nióbio. Comercialmente, o tântalo é obtido também como subproduto da extração de estanho. Dois em um, como alguns gostam de dizer.

O tântalo cinza, resistente à corrosão, não apresenta função biológica conhecida e não é tóxico. O metal é sólido em temperatura ambiente e possui pontos de fusão e ebulição extremamente altos: 3017 e 5455 graus Celsius, respectivamente. Somente três outros metais têm ponto de fusão superior.

‍

O tântalo possui resistência à tração extrema, cerca do dobro do aço de liga de alta resistência. Ácidos e álcalis praticamente não afetam o metal.

Mas chega de química. Vamos ao que interessa…

Por Que o Tântalo é Essencial na Eletrônica

O principal uso do tântalo está na produção de componentes eletrônicos. O metal tem a maior capacidade de armazenamento de energia elétrica entre todos os metais. Isso é realmente relevante.

A superfície do tântalo apresenta uma camada de óxido, que atua como barreira isolante (dielétrica). Por conta dessa camada, o tântalo costuma ser utilizado como revestimento muito fino em outros metais para criar alta capacitância em um volume reduzido.

‍

Essa camada de tântalo com pouco volume e alta capacitância resulta em capacitores realmente tentadores. E os capacitores de tântalo são uma solução valorizada para eletrônicos portáteis, como celulares. O metal também é utilizado como eletrodo em luzes neon e retificadores AC/DC, graças às suas boas propriedades de retificação.

O uso do tântalo, porém, vai além do setor de eletrônicos de consumo e alcança a área médica. Esse metal especial não desencadeia resposta imunológica em mamíferos, tornando-o excelente para implantes cirúrgicos. O tântalo em placas metálicas é usado para substituição óssea. Na forma de fio ou folha, conecta nervos rompidos. Se tecido em gaze, auxilia na reconstrução da musculatura abdominal.

Fabricantes de câmeras também recorrem ao óxido de tântalo para produzir lentes especiais, com alto índice de refração, e o setor aeroespacial utiliza tântalo na produção de peças de aeronaves e mísseis.

Fica clara a razão de um mineral raro como esse ter um nome tão singular. O tântalo realmente oferece alternativas tentadoras para vários setores da indústria.

Onde o Tântalo É Extraído e Produzido?

Esse elemento importante geralmente é encontrado em rochas graníticas especializadas ou altamente fracionadas e em seus pegmatitos. Traduzindo para quem não é geólogo: tântalo aparece em rochas de granito e nos cristais formados nesse tipo de rocha.

O tântalo também ocorre em depósitos de estanho e pode ser obtido a partir dos resíduos (escórias) da produção de estanho.

Como mencionado, o tântalo é frequentemente combinado ao nióbio e a outros elementos em menor proporção, como ouro e manganês. Para separá-lo, utiliza-se extração por solventes, convertendo o metal em pó para então ser reconstituído como metal por técnicas metalúrgicas. Eletrólise de sais fundidos ou redução de complexos fluorados com metais reativos (como sódio) também são métodos para separar tântalo de nióbio e outros elementos.

Atualmente, o principal produtor mundial é o Brasil, seguido pela Austrália. Antes da crise econômica de 2008, Austrália, Canadá e Moçambique também eram grandes produtores, mas desde então esses países reduziram ou interromperam a produção nas principais operações de mineração desse metal raro.

A maior mina de tântalo em operação está localizada em Nazareno, Minas Gerais. Ela tem capacidade de produzir até 220 toneladas de tântalo por ano, o que representa cerca de 15% da produção global.

‍

Risco de Fornecimento do Tântalo

A Royal Society of Chemistry classifica o tântalo como insumo de alto risco de fornecimento, com pontuação de 7,1 em 10 (sendo 10 o risco máximo). A nota é baseada nos dados do gráfico abaixo. Devido à baixa presença do tântalo na crosta terrestre, à reciclagem reduzida e à dificuldade de substituição, não surpreende que a oferta do metal seja considerada de alto risco.

Substituibilidade média significa que é possível encontrar um substituto para o metal, mas a troca acarreta impacto econômico ou de desempenho.

‍

A abundância do tântalo é semelhante à do urânio—tornando-o realmente raro. E a atual taxa de reciclagem gera preocupação em relação à disponibilidade futura desse elemento crítico. Pelas projeções, o fornecimento de tântalo pode se esgotar em menos de 50 anos. O impacto disso para a eletrônica miniaturizada é significativo.

Aumentar a reciclagem é uma necessidade urgente.

Com o suprimento em queda, muitos fabricantes de eletrônicos podem ficar entre a cruz e a espada.

Ou, melhor dizendo, entre a árvore das frutas e a poça d’água.