Estudo experimental sobre as características de desintegração de rejeitos de terras raras melhorados por BF-MICP

Por que transformar resíduos de mineração em terreno útil é importante

Na região sul da China, enormes montes de areia e lama residuais da mineração de terras raras ficam expostos ao sol e à chuva. Esses “rejeitos” não apenas ocupam terras e liberam metais pesados, como também se desfazem rapidamente quando encharcados, tornando-os inseguros para construções. O estudo por trás deste artigo explora um método promissor para transformar esse resíduo problemático em um material estável e resistente para camadas de base e fundações, combinando finas fibras rochosas com microrganismos que geram um cimento natural entre os grãos.

O problema dos restos de mineração que se desfazem

Os elementos de terras raras alimentam smartphones, turbinas eólicas e carros elétricos, mas sua extração deixa enormes montes de rejeitos finos e soltos. No clima úmido e chuvoso do sul da China, esses montes passam por ciclos repetidos de molhamento e secagem. A água penetra, os minerais argilosos incham e o material se degrada até virar lama. Se usados diretamente como enchimento de fundação, essa rápida desintegração faria estradas e edifícios afundarem ou rachar. Tratamentos comuns, como cimento ou ligantes químicos, podem funcionar inicialmente, mas frequentemente perdem resistência após muitos ciclos de molhamento e secagem, são caros e podem acrescentar novos impactos ambientais.

Dois auxiliares: fibras rochosas e cimento vivo

Os pesquisadores testaram uma abordagem combinada baseada em duas ferramentas. A primeira é a fibra de basalto, um filamento muito fino e resistente obtido do derretimento de rocha vulcânica. Quando misturadas ao solo, essas fibras atuam como microbarras de reforço, ligando os grãos e ajudando a resistir a fissuras. A segunda é a precipitação de carbonato induzida por microrganismos, ou MICP. Bactérias especiais são adicionadas junto com uma solução contendo ureia e cálcio dissolvido. À medida que os microrganismos se alimentam, transformam os químicos em carbonato de cálcio — o mesmo mineral encontrado em calcário e conchas — que cresce como pontes microscópicas entre partículas do solo, colando-as em uma massa mais sólida e imobilizando alguns metais pesados em forma mineral inofensiva.

Submetendo a nova mistura ao teste da água

Para avaliar quão bem essas ferramentas protegem os rejeitos de terras raras de se desfazerem, a equipe preparou dois tipos de amostras de teste: uma com apenas fibras de basalto e outra com fibras combinadas à formação mineral induzida por microrganismos. Blocos cilíndricos de rejeitos tratados foram submersos em água sobre uma balança sensível enquanto câmeras os observavam ao longo do tempo. Em algumas amostras, essa imersão foi repetida várias vezes com secagem entre os eventos para simular meses ou anos de estações de monção. Os cientistas acompanharam a rapidez com que cada bloco perdia massa, a turbidez da água e como a superfície e a estrutura interna mudavam.

O que aconteceu com os rejeitos tratados

Adicionar apenas fibras ajudou apenas marginalmente. Os blocos mantiveram-se unidos por mais tempo e perderam menos grãos, mas, eventualmente, ainda colapsaram totalmente em partículas soltas. A mudança real ocorreu quando as fibras foram combinadas com o cimento microbiano. Nessas amostras, mesmo após 80 minutos submersas, os blocos em grande parte preservaram sua forma e perderam apenas cerca de um terço a metade de sua massa, em vez de se desagregarem completamente. Após vários ciclos de molhamento e secagem, a quantidade total de material lavado diminuiu, especialmente em misturas com maior teor de fibra. Ao microscópio, os rejeitos não tratados pareciam soltos e porosos, enquanto o tratamento combinado produziu aglomerados densos onde fibras, grãos de solo e o recém-formado carbonato de cálcio se entrelaçavam em uma estrutura tridimensional que preenchia poros, envolvia partículas argilosas inchadas e ligava tudo em um conjunto mais resistente.

De montes de rejeito a terreno útil

Em termos práticos, este estudo mostra que rejeitos de terras raras, normalmente frágeis demais para construção, podem ser transformados em um material de fundação muito mais durável quando reforçados com fibras rochosas e com cola mineral “cultivada” por bactérias. As fibras fornecem tenacidade, e o calcário microbiano fixa grãos e fibras em um esqueleto estável que resiste a molhamentos e secagens repetidos. Se escalada, essa abordagem poderia ajudar a reduzir os montes de resíduos de mineração, cortar a demanda por areia e cascalho naturais e criar camadas de base e fundações mais seguras e duradouras em regiões chuvosas — tudo isso recorrendo a rocha abundante e microrganismos vivos em vez de grandes quantidades de cimento tradicional.

Citação: Guo, Z., Cao, X., Wu, J. et al. Experimental study on the disintegration characteristics of rare earth tailings improved by BF-MICP. Sci Rep 16, 11064 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41736-4

Palavras-chave: rejeitos de terras raras, fibra de basalto, cimentação microbiana, estabilização de solo, ciclos de molhamento e secagem