Assim como a produção de petróleo do Oriente Médio na década de 1970, a China hoje domina o refino global de metais essenciais que servem de base para a economia dos Estados Unidos. Na década de 1970, a dependência dos Estados Unidos em petróleo levou a uma escassez que desacelerou o crescimento e provocou enormes picos nos preços. Mas, nas últimas décadas, a tecnologia de fraturamento hidráulico dos EUA criou uma nova maneira de extrair petróleo, transformando o país de um dos maiores importadores de petróleo do mundo em um dos maiores exportadores.
Hoje, os EUA precisam de mais um avanço tecnológico para garantir o fornecimento interno de metais como lítio, cobalto, cobre e elementos de terras raras, necessários para tudo, desde baterias a motores a jato e motores elétricos. A Nth Cycle acredita ter uma solução. A empresa foi cofundada pela professora associada do MIT, Desirée Plata, pela CEO Megan O’Connor e pelo cientista-chefe Chad Vecitis para recuperar metais essenciais de resíduos industriais e minérios usando uma tecnologia patenteada e altamente eficiente conhecida como eletroextração. “Os Estados Unidos são uma nação incrivelmente rica em recursos — é só uma questão de extrair e converter esses recursos para uso. Esse é o papel do refino”, diz O’Connor, que trabalhou com eletroextração como doutoranda com Plata, quando ambos estudavam na Universidade Duke. “Ao preencher essa lacuna na cadeia de suprimentos, podemos tornar os Estados Unidos o maior produtor de metais essenciais do mundo.”
Desde o ano passado, a Nth Cycle produz cobalto e níquel utilizando seu primeiro sistema comercial em Fairfield, Ohio. Os sistemas modulares de refino da empresa, alimentados por eletricidade em vez de combustíveis fósseis, podem ser implantados em uma fração do tempo das refinarias de metais tradicionais. Agora, a Nth Cycle pretende implantar seus sistemas modulares nos EUA e na Europa para estabelecer novas cadeias de suprimentos para os materiais que impulsionam nossa economia.
“Cerca de 85% dos minerais essenciais do mundo são refinados na China, então é uma questão econômica e de segurança nacional para nós”, diz O’Connor. “Mesmo que extraímos os materiais aqui — temos uma mina de níquel em operação em Michigan —, nós os enviamos para o exterior para serem refinados. Esses materiais são componentes necessários para diversas indústrias. Tudo, desde nossos telefones até nossos carros e nossos sistemas de defesa, depende deles. Gosto de dizer que os minerais essenciais são o novo petróleo.”
Em 2014, O’Connor e Plata assistiram a uma palestra de Vecitis, então professor na Universidade Harvard, na qual ele discutiu seu trabalho com filtros eletroquímicos para destruir contaminantes em efluentes farmacêuticos. Como parte da pesquisa, ele notou que o material estava reagindo com metal, criando cobre cristalino nos filtros. Após a palestra, Plata perguntou a Vecitis se ele já havia pensado em usar essa abordagem para separação de metais. Ele não havia pensado, mas estava animado para tentar. Na época, Plata e O’Connor estavam estudando águas residuais ricas em minerais criadas como subproduto do fraturamento hidráulico para petróleo e gás.
“A ideia original era: poderíamos usar essa tecnologia para extrair esses metais?”, lembra O’Connor. O foco mudou para usar a tecnologia para recuperar metais de resíduos eletrônicos, incluindo fontes como telefones antigos, veículos elétricos e smartwatches. Hoje em dia, fabricantes e instalações de resíduos eletrônicos trituram materiais no fim da vida útil e os enviam para grandes refinarias químicas no exterior, que aquecem o metal até transformá-lo em um líquido derretido e o submetem a uma série de ácidos e bases para destilar os resíduos de volta à forma pura do metal desejado.
“Cada um desses ácidos e bases precisa ser transportado como mercadoria perigosa, e o processo de produção deles tem uma grande pegada de gases de efeito estufa e energia”, explica Plata. “Isso torna difícil conciliar a economia com qualquer coisa que não seja instalações enormes e centralizadas — e mesmo assim é um desafio.” Os Estados Unidos e a Europa têm uma abundância de material de sucata no fim da vida útil, mas ele está disperso, e as regulamentações ambientais deixaram o Ocidente com poucas opções de refino escaláveis.
Em vez de construir uma refinaria, a equipe da Nth Cycle construiu um sistema modular de refino — batizado de “The Oyster” — que pode reduzir custos, desperdícios e tempo de lançamento no mercado por estar localizado no mesmo local que recicladores, mineradores e fabricantes. O Oyster utiliza eletricidade, precipitação química e filtragem para criar os mesmos produtos químicos de refino de metais usados nos métodos tradicionais. Hoje, o sistema pode processar mais de 3.000 toneladas métricas de sucata por ano e pode ser personalizado para produzir diferentes metais.
“A eletroextração é uma das formas mais limpas de recuperar metal”, diz Plata. O Nth Cycle recebeu apoio inicial do Departamento de Energia dos EUA e, quando Plata chegou ao MIT em 2018, o Nth Cycle se tornou parte da aceleradora de startups STEX25 do Programa de Ligação Industrial do MIT. “O que é tão importante em estar em um lugar como o MIT é o ecossistema empreendedor e o espírito de ‘tecnologia robusta’ de Cambridge”, explica Plata. “Isso foi extremamente importante para o sucesso da Nth Cycle e um dos motivos pelos quais mudamos a empresa para a região metropolitana de Boston. Ter acesso a talentos e capital paciente foi fundamental.”
Plata conta que um dos momentos de maior orgulho de sua carreira aconteceu no ano passado, na cerimônia de inauguração da primeira unidade de produção de hidróxido misto (níquel e cobalto) da Nth Cycle em Ohio. Muitos dos novos funcionários da Nth Cycle na unidade já haviam trabalhado em fábricas automotivas e químicas na cidade, mas agora estão trabalhando no que a Nth Cycle chama de a primeira unidade comercial de refino de níquel para sucata do país. “A visão de O’Connor de elevar as pessoas enquanto eleva a economia é um padrão de prática inspirador”, diz Plata.
A Nth Cycle será proprietária e operará outros sistemas Oyster em um modelo de negócios que O’Connor descreve como refino como serviço, onde os clientes são donos do produto final. A empresa busca parcerias com pátios de sucata e instalações de coleta de sucata industrial, bem como com fabricantes que geram resíduos. Atualmente, a Nth Cycle trabalha principalmente na recuperação de metais de baterias, mas também utiliza seu processo para recuperar cobalto e níquel de catalisadores usados na indústria de petróleo e gás. No futuro, a Nth Cycle espera aplicar seu processo à maior fonte de resíduos de todas: a mineração.
“O mundo precisa de mais minerais críticos como cobalto, níquel, lítio e cobre”, diz O’Connor. “Os únicos dois lugares onde você pode obter esses materiais são da reciclagem e da mineração, e ambas as fontes precisam ser refinadas quimicamente. É aí que entra o Ciclo N. Muitas pessoas têm uma percepção negativa da mineração, mas se você tem uma tecnologia que pode reduzir o desperdício e as emissões, é assim que você consegue mais mineração em regiões como os EUA. Esse é o impacto que queremos que essa tecnologia tenha no mundo ocidental.”
