Urânio: Geologia, Exploração e Aplicações

O Urânio, classificado como um elemento químico, é identificado pelo símbolo U e apresenta massa atômica igual a 238. Na natureza, é encontrado na forma de três isótopos: U234, U235, U238. É o elemento natural de maior número atômico. É superado apenas por elementos radioativos artificiais (transurânicos) como o netúnio e plutônio. É um elemento radioativo e pertence ao grupo dos actinídeos.

O urânio é um elemento bastante comum na Terra, incorporado ao planeta durante a sua formação, sendo considerado mais abundante que o mercúrio, o antimônio, a prata e o cádmio e tão abundante quanto o molibdênio e o arsênio.

Acredita-se que seja o produto do decaimento de elementos de números atômicos ainda mais elevados, que existiram em alguma época no Universo. Pode ser reconhecido como um metal radioativo prateado, maleável, dúctil e menos duro do que o aço, que, quando exposto ao ar, forma em sua superfície uma camada de óxido.

O urânio pode ser encontrado em diversos tipos de depósitos. A forma de minério  mais comum e importante é a uraninita, composta por uma mistura de UO2 com U3O8. Outros minerais que contém urânio são a autunita, a carnotita, a branerita, a torbernita, entre outros. 

Sua principal aplicação comercial é a geração de energia elétrica, como combustível para reatores nucleares de potência. Para isso, passa por uma série de estágios e processos, dentre os quais a mineração, o beneficiamento e a produção do elemento combustível, composto por pastilhas de dióxido de urânio.

Contexto geológico e formas de ocorrência

O minério de urânio é mundialmente conhecido e explorado em rochas com idades arqueanas até recentes e nos mais distintos ambientes geológicos, desde depósitos relacionados à albititos em rochas proterozoicas, até areias em bacias sedimentares recentes, depósitos superficiais tipo placer e concentração por processos intempéricos.

A base de dados UDEPO (World Distribution of Uranium Deposits) da IAEA (International Atomic Energy Agency), recentemente atualizada, integra informações sobre 1807 depósitos de urânio conhecidos no mundo, desses 20 são no Brasil. Os depósitos são classificados em 15 tipologias e 37 subtipologias.

Apesar da grande extensão territorial do Brasil e da diversidade de ambientes geológicos, são conhecidas jazidas em apenas 7 das tipologias classificadas pela IAEA, metade delas estão relacionadas a rochas intrusivas ou metassomatismo.

O urânio ocorre em diversos minerais como uraninita (uranato complexo de uranilo e chumbo, e que pode conter lantânio, tório, ítrio. Também chamada pechblenda, do inglês pitchblende), carnotita (uranovanadato de potássio e sódio), autunita (fosfato de urânio e cálcio hidratado), torbernita (fosfato de urânio e cobre hidratado), zeunerita (arseniato de cobre e urânio hidratado).

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Minerais de urânio

Também pode ser encontrado em rochas com fosfatos, na linhita (carvão fóssil, estágio intermediário entre a turfa e o carvão betuminoso) e em areais com monazita (fosfato de cério, lantânio, praseodímio, neodímio, com óxido de tório).

O urânio é um metal de coloração prateada e a sua principal forma de ocorrência é a uraninita (UO2). Variedades primárias ou secundárias de minerais de urânio apresentam-se em cores variadas como amarelo (uranofano, carnotita, autunita) e verde (tobernita).

História e Descoberta

O farmacêutico alemão Martin Klaproth se tornou o primeiro cientista a descobrir o urânio, nomeando o elemento químico em homenagem ao planeta Urano (o penúltimo no Sistema Solar contando a partir do Sol). Apesar disso, sabe-se de seu uso, pelo menos na forma de óxido, há muito tempo, pois um vidro amarelo, datado de 79 d.C., foi encontrado em Nápoles, Itália contendo cerca de 1% de óxido de urânio.

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Martin Klaproth

Posteriormente, o elemento foi isolado do mineral pelo francês Eugene-Melchior Peligot em 1841, através da redução do cloreto anidro com potássio.

O francês A. Henri Becquerel descobriu em 1896 que o urânio possuía propriedades radioativas, durante uma tentativa de mostrar a relação entre os raios X e a luminescência dos sais de urânio, colocando uma quantidade de sal de urânio em uma chapa fotográfica envolvida em papel preto, exposta à luz solar. Após a revelação da chapa, ficou evidenciado, que os raios emitidos pelo sal atravessavam o papel preto.

Mais tarde, ao repetir o experimento, Becquerel sem encontrar boas condições de luz solar, guardou o material numa gaveta. Quando Becquerel pegou novamente o material para reiniciar suas pesquisas, observou uma imagem intensa na placa. Repetiu a experiência no escuro total, obtendo o mesmo resultado, provando que os sais de urânio emitiam raios que afetavam a placa fotográfica sem que ela fosse exposta a luz solar.

Deste modo Becquerel descobriu a radioatividade do urânio. A descoberta da fissão nuclear pelos alemães Otto Hahn e Fritz Strassman, em 1939, tornou o urânio um elemento de grande importância.

O urânio como recurso mineral e energético

O minério de urânio atende diversos setores industriais através do fornecimento de matéria-prima para a indústria siderúrgica, automobilística, de fibras óticas e de cerâmicas especiais. Até a II Guerra Mundial, os minérios de urânio constituíam apenas uma fonte comercial de rádio (Ra).

Os sais de urânio tinham aplicações limitadas (fotografia, cerâmica). Com o desenvolvimento da indústria nuclear, o urânio passou a ser usado em armas e reatores nucleares. Atualmente, embora seja também utilizado na medicina e na agricultura, sua principal aplicação comercial é na geração de energia elétrica, na qualidade de combustível para reatores nucleares de potência.

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Aplicação do urânio como recurso energético

Assim, a demanda global de urânio é formada por diversos países que utilizam a energia nuclear na sua matriz energética.

A pesquisa mineral do urânio

A lei 4.118 de 1962 foi criada para regulamentar a Política Nacional de Energia Nuclear e criar a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Tal lei ficou famosa como “Lei do Monopólio”, e nota-se a razão disso em seu primeiro artigo:

Art. 1º Constituem monopólio da União:

I – A pesquisa e lavra das jazidas de minérios nucleares localizados no território nacional;

II – O comércio dos minérios nucleares e seus concentrados; dos elementos nucleares e seus compostos; dos materiais fisseis e férteis, dos radioisótopos artificiais e substanciais e substâncias radioativas das três séries naturais; dos subprodutos nucleares;

        III – A produção de materiais nucleares e suas industrializações.

Por conta de a existência dessa lei ser anterior à edição da Constituição vigente, esta também carrega um artigo exclusivo sobre o tema:

Art. 177. Constituem monopólio da União:

V – a pesquisa, a lavra, o enriquecimento, o reprocessamento, a industrialização e o comércio de minérios e minerais nucleares e seus derivados, com exceção dos radioisótopos cuja produção, comercialização e utilização poderão ser autorizadas sob regime de permissão, conforme as alíneas do inciso XXIII do caput do art. 21 desta Constituição Federal.

Dessa forma a pesquisa mineral do urânio e todas suas etapas, no contexto brasileiro, são de exclusividade da União, na forma das suas indústrias nucleares estatais.

A situação do monopólio no Brasil não foi exclusiva do urânio e em décadas passadas outros setores enfrentaram a mesma discussão sendo os mais notáveis os setores de telecomunicação e petróleo, estando o petróleo em situação similar à do urânio.

As premissas do monopólio estão impetradas na Constituição Federal:

Art. 21. Compete à União:

XXIII – explorar os serviços e instalações nucleares de qualquer natureza e exercer monopólio estatal sobre a pesquisa, a lavra, …, atendidos os seguintes princípios e condições:

a) toda atividade nuclear em território nacional somente será admitida para fins pacíficos e mediante aprovação do Congresso Nacional;

b) sob regime de concessão ou permissão, é autorizada a utilização de radioisótopos para a pesquisa e usos medicinais, agrícolas, industriais e atividades análogas;

c) a responsabilidade civil por danos nucleares independe da existência de culpa;

As alíneas b e c são pontos interessantes para perscrutar a legislação e seus efeitos práticos.

De forma breve e exemplificativa, o efeito legal da alínea c é tornar a União responsável por praticamente qualquer acidente nuclear, seja ele imbuído de dolo ou não pelo executor, e isso já repercutiu em problemas graves no passado brasileiro, como o tão conhecido acidente com Césio-137 em Goiás e as suspeitas de contaminação por radioatividade nos entornos das empresas nucleares estatais.

Já a alínea b é de maior interesse do nosso setor. Depois de uma longa batalha o setor industrial, incluindo em peso as indústrias agrícola, farmacêutica e minerária, conseguiu quebrar o monopólio de uso dos radioisótopos em outubro de 2006, a Emenda Constitucional número 49 de 2006.

É de extrema importância tal flexibilização para o uso de tomógrafos, aparelhos de raios-X e similares no uso medicinal. No setor alimentício os equipamentos de radiação são utilizados para aumentar a durabilidade dos alimentos, alterando determinadas cadeias orgânicas tornando-os menos suscetíveis a degradação.

No nosso setor as mineradoras utilizam espectrômetros de diferentes funcionalidades como fluorescência de raios-X, absorção atômica e difratometros de raios-X, os quais utilizam de tubos de Tório, Rádio ou outros elementos radioativos e são vitais para análise química, mineralógica e estrutural dos recursos minerais.

A evolução tecnológica do setor já permite que análises químicas sejam feitas por sensores apurados em correias transportadoras calibrando os modelos de processamento mineral ou até mesmo realizando uma pré-concentração, como o caso do ore-sorting.

O primeiro projeto nacional e a única mina de urânio na América Latina

No Brasil a fonte mais importante de recurso nuclear é o Distrito Uranífero de Lagoa Real que fica localizado numa região marcada por eventos orogênicos passados no centro-sul da Bahia, a cerca de 20 km da cidade de Caetité.

Além desta mina, no passado, entre 1981 e 1995, a mina de Poços de Caldas produziu cerca de 1200 t de concentrado de urânio. Esta mina tinha um teor médio de 800 PPM (partes por milhão), qualidade muito inferior à observada em Caetité (com potencial para atingir 3.000 PPM).

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Exploração de urânio em Lagoa Real

Após uma campanha, entre 1976 e 1977, de levantamentos aerogeofísicos genéricos do Serviço Geológico Brasileiro, CPRM – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais – foram identificados 19 alvos com potencial para urânio, considerados como ocorrências minerais.

Os estudos ganharam impulso com a criação da NUCLEBRÁS em dezembro de 1974, o advento da “primeira crise do petróleo” de 1973 impulsionando a busca por novas fontes de energia e um trabalho de aerogamaespectometria confirmando 33 ocorrências uraníferas. A destinação de recursos financeiros específicos para busca de urânio aumentou, advindos do Programa Nuclear Brasileiro.

O enfoque englobava prospecção, pesquisa, desenvolvimento de métodos e técnicas de trabalho e lavra de jazidas de urânio no país resultando na revelação dos depósitos Itatiaia, em Santa Quitéria no Ceará – depósito com potencial para produção de calcário e fosfato de alto teor em conjunto com o urânio, e Lagoa Real em Caetité na Bahia. Apenas Lagoa Real se converteu em mina e se mantém em atividade.

 

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