Projetos Individuais: Bolsas de Produtividade do CNPq
Bolsas de Produtividade em Pesquisa (PQ) e de Produtividade em Desenvolvimento Tecnológico e Extensão Inovadora (DT) são destinadas a pesquisadores que se destacam em suas áreas de atuação, segundo critérios do CNPq.
A solicitação das bolsas é feita pelos pesquisadores nos Editais (ver Bolsas e Auxílios do CNPq).
Abaixo, apresentam-se os projetos em curso correspondentes aos pesquisadores do CETEM com bolsa de produtividade do CNPq.
Desenvolvimento de processos de adsorção aplicados ao setor mineral: soluções bio-hidrometalúrgicas para minerais estratégicos
Pesquisador: Ellen Cristine Giese
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
O presente projeto de pesquisa tem como objetivo geral desenvolver novos processos tecnológicos, fundamentados no uso de processos de adsorção com o uso de biossorventes e adsorventes funcionalizados, a serem inseridos na cadeia produtiva de metais estratégicos. Os elementos terras-raras compõem um grupo de elementos químicos da série dos lantanídeos que apresentam comportamentos químicos similares e vêm sendo cada vez mais relevantes para diversos setores industriais de ponta. Atualmente, o maior desafio na indústria de terras-raras é separar e recuperar os elementos para obtenção de compostos puros de terras-raras, resultado da alta similaridade química entre os elementos do grupo. Neste sentido, a presente proposta procura combinar a biotecnologia à hidrometalurgia extrativa, utilizando o processo de biossorção como uma potencial alternativa para concentração destes elementos através de interações entre terras-raras e determinados sítios ativos presentes na biomassa microbiana e em resíduos agroindustriais.
Estudo de rotas para aproveitamento de diamantes sintéticos presentes em resíduos de teares multifio diamantado
Pesquisador: Francisco Wilson Holanda Vidal
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
O objetivo geral da pesquisa é aplicar, em escala de laboratório, uma rota de beneficiamento do resíduo oriundo do processo de serragem de blocos de rochas ornamentais em teares multifio diamantados, para recuperação dos diamantes sintéticos presentes neste resíduos. Esses ensaios nortearão a ampliação da pesquisa em escala piloto, para recuperação de diamantes em quantidade necessária para confecção de um novo fio diamantado que será testado em escala real.
Essa pesquisa está inserida no âmbito de atuação do proponente em projetos desenvolvidos no Núcleo Regional do Espírito Santo CETEM/NRES, tendo como temática estudos envolvendo os resíduos da industria de rochas ornamentais e pesquisas relacionadas ao fio dimantado. Para o desenvolvimento destas pesquisas, que envolvem colaboradores de nivel médio, superior e de pós-graduação, o pesquisador já conta com uma bolsa de produtividade em desenvolvimento tecnológico e extensão inovadora – DT, em um projeto que visa utilizar os diamantes recuperados de resíduos de rochas ornamentais em ferramentas de corte de rochas confeccionadas com resina vegetal.
Desenvolver uma sequência sistemática de beneficiamento do resíduo de rochas ornamentais, baseada em técnicas difundidas na indústria de processamento de minérios, que apresente os melhores índices de recuperação dos diamantes;
Aproveitar os diamantes sintéticos que são descartados atualmente pelas indústrias de rochas ornamentais em forma de resíduo, como subproduto para a confecção de novos fios de corte de rocha, de forma a aplicar os conceitos da economia circular;
Aumentar parâmetros de sustentabilidade do setor de rochas ornamentais, pela possível diminuição de gastos de recursos naturais e econômicos com a produção de novos diamantes para a atividade de corte de rochas; e
Agregar valor ao resíduo de serragem de rochas, incentivando a geração novas atividades econômicas e aumento de receita para as empresas do setor de rochas ornamentais.
Desenvolvimento de processo de proteção de chapas de rochas ornamentais com ênfase no tratamento químico e impermeabilização
Pesquisador: Leonardo Luiz Lyrio da Silveira
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
As rochas ornamentais são materiais de revestimento naturais extraídos de lavras (ou pedreiras) em forma de blocos posteriormente transportados até as indústrias de beneficiamento para a transformação em chapas polidas, aptas a serem utilizadas como materiais de construção. O processo de beneficiamento secundário é a fase final da industrialização das rochas ornamentais, sendo esta responsável por ressaltar as características estéticas da rocha por meio de sucessivas etapas de acabamento da superfície, na qual as chapas brutas são submetidas à fase de levigamento (desbaste mais severo), polimento e resinagem. Por fim, segue-se a etapa de impermeabilização destas superfícies. Para que estes materiais apresentem um bom desempenho, quando utilizados na construção civil, é imprescindível que a rocha seja devidamente impermeabilizada e protegida. Caso isto ocorra de forma não adequada, problemas de manchamentos e oxidações tendem a verificar-se durante o seu uso, diminuindo assim sua vida útil. Dada esta situação, esta pesquisa parte do pressuposto de que as técnicas atualmente utilizadas na aplicação de produtos impermeabilizantes nas superfícies das placas de rochas ornamentais não têm sido suficientes para a completa impregnação do substrato rochoso, visto que os problemas de manchamento persistem. A partir disso, propõe-se um novo procedimento metodológico para aplicação dos impermeabilizantes nas chapas de rochas ornamentais, no qual seja possível garantir a qualidade e a vida útil destes materiais ao serem especificados como materiais de revestimento."
Beneficiamento, caracterizações mineralógica e tecnológica e aplicações de argilominerais brasileiros
Pesquisador: Luiz Carlos Bertolino
Modalidade de bolsa: CNPq-PQ1D
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
Através do projeto proposto pretende-se dar continuidade as pesquisas desenvolvidas no Centro de Tecnologia Mineral (CETEM-MCTI) e na Faculdade de Geologia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) envolvendo o beneficiamento, caracterizações mineralógica e tecnológica e aplicações de argilominerais brasileiros. Na fase anterior do projeto foram estudadas amostras de caulim de diferentes localidades, esmectita (montmorillonita) de Cubatí e Pedra Lavrada (PB) e palygorskita de Guadalupe (PI). O estudo forneceu informações importantes para o entendimento da composição mineralógica dos diferentes minérios, sendo essencial para a escolha dos melhores métodos de beneficiamento e aplicações industriais.
Os resultados obtidos foram publicados em periódicos nacionais (17) e internacionais (12), capítulos de livros (09), apresentados em congressos científicos, além de orientações de alunos de Iniciação Científica (CNPq), dissertações e teses.
Nesta nova fase do projeto pretende-se focar o estudo em três linhas de pesquisas envolvendo os argilominerais brasileiros: 1) Aplicações da palygorskita de Guadalupe (PI) na adsorção de metais tóxicos (Hg, Pb, Cd, As) e glifosato em efluentes líquidos; 2) Remoção de amônio (NH4+) em efluentes sintéticos e em efluentes reais de dejetos líquidos suínos; 3) Beneficiamento e caracterização tecnológica de caulim halloysítico da região Sudeste para aplicações industriais.
A partir dessa pesquisa foi constituído um Grupo de Pesquisa cadastrado no CNPq que conta com a participação de pesquisadores de várias Instituições de Ensino e Pesquisa, tais como: Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), Instituto de Macromoléculas (UFRJ), Laboratório de Peneiras Moleculares (IQ-UFRN), Instituto de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro (IQ-UFRJ), Universidade Federal do Piauí (UFPI), Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ), Universidade de Granada (Espanha), entre outras. Recentemente, foi criado o Laboratório de Argilas Aplicadas (LAA) no Centro de Tecnologia Mineral (CETEM) que atende a comunidade científica e as empresas de mineração que trabalham com argilominerais.
Desenvolvimento de processo para produção de cloreto de lítio anidro para aplicação em baterias Li-S
Pesquisador: Paulo Fernando Almeida Braga
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
O Lítio tem destaque no Plano de CT&I para Minerais Estratégicos 2018-2022, sendo parte integrante da Estratégia Nacional de Ciência, Tecnologia e Inovação (ENCTI 2016-2022, 2016). Para que o Brasil possa se inserir no seleto grupo de países que detém, além de reservas minerais de lítio, são necessárias ações efetivas para domínio de tecnologias que permitam a produção de concentrados, compostos e metais de lítio, com pureza adequada para fabricação de produtos de alta tecnologia, impulsionando a implantação e o desenvolvimento integral da cadeia produtiva do lítio.
O desenvolvimento de uma rota de processo para produção de cloreto de lítio anidro, que é o insumo utilizado na fabricação dos catodos das baterias Li-S. O cloreto de lítio produzido deverá ter pureza igual ou superior a 99,4%, de forma a ser enquadrado com um produto grau bateria. O desenvolvimento de processo para produção de cloreto de lítio anidro, grau bateria, será baseado no uso de compostos de lítio de grau técnico (carbonato ou hidróxido de lítio), produzidos pela indústria nacional.
Geração de novo filamento de impressora 3D contendo resíduos do corte de rochas ornamentais
Pesquisador: Roberto Carlos da Conceição Ribeiro
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2021 - fevereiro/2024
Resumo
O setor de rochas ornamentais gerou cerca de três milhões de toneladas de rochas em 2017/2018, colocando o Brasil como o 4º maior produtor mundial. No entanto, dessa produção, estima-se que cerca de 70% sejam considerados resíduos, que são descartados em aterros sem nenhum tipo de tratamento. Porém, tais resíduos possuem composições químicas e mineralógicas pré-definidas, além de uma granulometria controlada e podem ser aplicados como carga reforçante e de estabilidade no setor polimérico. Baseado nisso, o objetivo geral deste projeto é verificar a viabilidade técnica e pré-viabilidade econômica da aplicação de resíduos gerados no corte e no beneficiamento de rochas ornamentais em matrizes poliméricas para geração de filamento de Poliácido lático – PLA ou ABS, mais resistente. Esse filamento servirá de matéria-prima para manufatura aditiva, possibilitando a impressão 3D de peças que até pouco tempo não se processava, como próteses e órteses médicas. Esse trabalho será desenvolvido junto à empresa MA SOLUTIO EIRELLI LTDA que assinou termo de confidencialidade para desenvolvimento do produto, com solicitação de transferência de tecnologia para a referida empresa. Dessa forma, pretende-se mitigar o impacto ambiental causado pelo setor das rochas ornamentais e proporcionar a comercialização dos resíduos como subprodutos para o setor polimérico a um custo mais acessível que as cargas que esse setor utiliza. Pretende-se adicionar teores de 5 a 90% de resíduos de rochas ornamentais (mármores, granitos, calcários ou pegmatitos ornamentais) nas matrizes de PLA ou ABS para geração do filamento que será utilizado da manufatura aditiva com fins de impressão de próteses médicas. Tanto o filamento quanto as próteses serão caracterizados tecnicamente, bem como serão avaliados quanto às condições ecotoxicológicas e de risco à saúde humana. Dessa forma, a população poderá ter acesso a produtos de qualidade e com menor custo; e o setor de rochas ornamentais se favorecerá com a comercialização de um material que é considerado resíduo e lhe gera altos custos de destinação atualmente.
Estudo de melhorias operacionais no desaguamento de rejeitos da mineração para disposição na forma de pastas minerais e aumento do reuso de água de processo
Pesquisadora: Silvia Cristina Alves França
Modalidade de bolsa: CNPq-DT2
Período: março/2019 - fevereiro/2022
Parcerias: Escola de Química/UFRJ - Processos Inorgânicos (Prof. Marcio Nele/Reologia); PEQ/COPPE - Laboratório Interdisciplinar de Fenômenos Interfaciais (Prof. Helen Ferraz); University of South Australia - UNISA (Prof. Jonas Addai-Mensah)
Resumo
A disposição dos rejeitos de mineração é feita, em sua maioria, na forma de polpa concentrada. O desaguamento é a etapa final do processo de beneficiamento mineral e tem papel fundamental nas características finais do rejeito produzido. O uso de espessadores próximo à usina de beneficiamento permite a recuperação parcial e recirculação de água de processo e reagentes a custos relativamente baixo (Soares e Boscov, 2018), auxiliando também na redução de captação de água nova, que reflete em menores custo operacional e impacto ambiental. A escassez de água de qualidade, devido a fatores climáticos e questões ambientais, bem como a competição pelo seu uso entre comunidades e outras atividades como agricultura é um dos fatores que implusiona a aplicação de novas tecnologias para a disposição de rejeitos da mineração.
Os rejeitos em forma de pastas requerem menores áreas para disposição, além disso, esse processo possibilita a recuperação e reuso de maior volume de água, uma vez que estão bem mais secos do que os rejeitos em polpa convencionais (40-50% de sólidos p/p). Entretanto, a produção de pastas ainda é um processo que envolve custos elevados e trabalho de engenharia reversa, sendo primeiro determinadas as propriedades reológicas do rejeito, a melhor forma para disposição, como será realizado o seu manuseio (transporte, bombeamento) e, então, define-se qual equipamento é mais apropriado para a produção do rejeito pastoso.
A adoção de novas tecnologias que incluem o desaguamento (espessamento e filtragem) dos rejeitos deve ser cada vez mais frequente e deverá ter preferência nos novos projetos de empreendimentos mineiros, pois a água é - além de um recurso caro e finito - o maior agente de instabilidade de barragens de rejeito. O emprego de operações de desaguamento mais eficientes, como espessamento de pastas, filtragem, secagem e disposição a seco promoverá a redução no consumo de água de muitas unidades de beneficiamento mineral, o que é visto como um grande desafio para os profissionais da engenharia.