O que é o tântalo, afinal?

Título inspirado em Jack Ryan da Amazon.

Destaques:

• O que é o tântalo e a sua história
• O papel essencial do tântalo na eletrónica
• Onde é extraído e produzido o tântalo
• O risco de abastecimento do tântalo

Já ouviu falar do mito de Tântalo? O rei grego é conhecido sobretudo pela sua punição nas profundezas do Tártaro, onde foi condenado a permanecer numa poça de água sob uma árvore carregada de bagos em ramos baixos. O fruto estava sempre fora do seu alcance e a água recuava sempre que Tântalo se abaixava para beber.

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Verdadeiramente tentador.

Mas este não é um momento de mitologia grega. Trata-se apenas de uma introdução à origem do tântalo — um metal cinzento, duro e pesado, altamente resistente à corrosão e classificado como «elemento de terras raras». E raro é de facto: o tântalo representa cerca de apenas 2 partes por milhão na crosta terrestre.

Breve História do Tântalo

Em 1802, Anders Gustav Ekeberg identificou um novo metal na Universidade de Uppsala, na Suécia. O tântalo recebeu o nome do mito grego por apresentar um «problema tentador» ao tentar dissolvê-lo em ácido.

Devido à incapacidade de decompor o metal com ácido, análises posteriores determinaram que o tântalo seria idêntico ao nióbio — um metal já descoberto.

O que não se sabia à época era que tântalo e nióbio surgem frequentemente juntos e são muito semelhantes ao nível químico. Só em 1846, Heinrich Rose percebeu que tântalo e nióbio podiam ser separados por um processo e provou que eram dois elementos distintos.

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

Embora a descoberta de um novo elemento puro tenha gerado entusiasmo, dificilmente alguém em 1903 imaginaria o papel tão crítico que o tântalo teria mais tarde na produção de eletrónica portátil.

O Que é o Tântalo?

Certo, mas afinal o que é este metal cinzento batizado em homenagem a um rei mitológico grego atormentado?

O tântalo é ocasionalmente encontrado em estado livre na natureza, mas é raro. Na maioria dos casos ocorre como columbite-tantalite, frequentemente com metais como o nióbio. O tântalo também é obtido comercialmente como subproduto da extração de estanho. Dois objetivos de uma só vez, como se costuma dizer.

O tântalo, cinzento e resistente à corrosão, não tem papel biológico conhecido e não é tóxico. O metal apresenta-se sólido à temperatura ambiente e possui pontos de fusão e ebulição extremamente elevados: 3017 e 5455 graus Celsius, respetivamente. Só três outros metais apresentam pontos de fusão superiores.

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O tântalo apresenta uma resistência à tração extrema, cerca do dobro das ligas de aço de alta resistência. Ácidos e álcalis praticamente não afetam este metal.

Bastam-nos agora os detalhes químicos. Passemos ao seguinte…

Porque é o Tântalo Essencial para a Eletrónica

A principal utilização do tântalo é a produção de componentes eletrónicos. O tântalo tem a maior capacidade conhecida entre todos os metais para armazenar eletricidade. Sinal de importância.

A superfície do tântalo cria uma camada de óxido que atua como barreira isolante (dielétrica). Graças a essa camada isolante, o tântalo é frequentemente usado numa camada muito fina para revestir outros metais e criar uma elevada capacitância num volume reduzido.

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Esta camada de tântalo, de volume reduzido e alta capacitância, origina condensadores verdadeiramente tentadores. E os condensadores de tântalo são uma opção muito atrativa para eletrónica portátil, como telemóveis. O metal é também usado como elétrodos em luzes de néon e retificadores AC/DC, pois possui boas propriedades retificadoras.

Contudo, a utilização do tântalo vai além da eletrónica de consumo, entrando também na medicina. Este metal especial não provoca respostas imunológicas em mamíferos, tornando-se extremamente útil em implantes cirúrgicos. O tântalo, na forma de placas metálicas, é utilizado como substituto ósseo. Como folha ou fio, é usado para ligar nervos lesados. Se for tecido em gaze, o metal é útil na ligação do tecido muscular abdominal.

Os fabricantes de câmaras também recorrem ao óxido de tântalo para produzir vidro especial com elevado índice de refração para lentes de câmara. E muitas empresas aeroespaciais também dependem do tântalo para fabricar peças de aviões e mísseis.

Compreende-se facilmente o motivo pelo qual este mineral raro recebeu este nome. O tântalo é realmente uma opção tentadora para muitos setores.

Onde é Extraído e Produzido o Tântalo?

O elemento em causa encontra-se frequentemente em rochas graníticas especializadas ou altamente diferenciadas e nas respetivas pegmatites. Para o leitor não geólogo, isto significa: o tântalo é encontrado nas rochas de granito e nos cristais que se formam nessas rochas graníticas.

O tântalo também surge em jazidas de estanho e pode ser obtido a partir de escórias de estanho.

Como referido acima, o tântalo está muitas vezes associado ao nióbio e a vestígios de outros elementos como o ouro e o manganês. Para separar o tântalo, utiliza-se um processo de extração por solvente, obtendo-se o metal em pó, que depois é convertido novamente em metal através de técnicas metalúrgicas. Também se usa a eletrólise de sais fundidos ou a redução de complexos fluorados com metais reativos, como o sódio, para separar o tântalo do nióbio e de outros elementos.

O principal produtor atual de tântalo é o Brasil, sendo a Austrália o segundo. Antes da crise económica de 2008, Austrália, Canadá e Moçambique estavam entre os principais produtores de tântalo. Desde então — em resultado da crise — cada país encerrou ou teve produção intermitente nas suas principais minas deste metal raro.

A maior mina em operação encontra-se em Nazareno, Brasil, com capacidade para produzir até 220 toneladas de tântalo por ano. Isto representa cerca de 15% da produção mundial.

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Risco de Abastecimento do Tântalo

A Royal Society of Chemistry classifica o tântalo como de alto risco de abastecimento, com uma pontuação de 7,1 em 10 (sendo 10 o risco máximo). Este valor baseia-se nos dados apresentados no gráfico abaixo. Dada a reduzida abundância na crosta terrestre, baixa taxa de reciclagem e dificuldade de substituição, não admira que o tântalo represente um elevado risco de abastecimento.

A substituibilidade média sugere que é possível substituir o metal, mas essa substituição terá provavelmente impacto económico ou de desempenho.

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O tântalo é tão abundante como o urânio — o que o torna bastante raro. E a atual taxa de reciclagem levanta preocupações para o futuro deste elemento crítico. Mantendo-se o ritmo atual, estima-se que o abastecimento de tântalo se esgote em menos de 50 anos. Um golpe significativo para a eletrónica miniaturizada.

É fundamental aumentar a reciclagem.

À medida que o abastecimento continua a diminuir, muitos fabricantes de eletrónica poderão vir a encontrar-se entre a espada e a parede.

Ou, melhor ainda, entre uma árvore carregada de fruto e uma poça de água.