Exercícios: Recursos, jazigos e reservas

Define recurso natural e classifica os seguintes em renováveis ou não renováveis: água subterrânea, cobre, vento, solo agrícola e petróleo. Justifica os casos ambíguos.

O esquema representa os recursos totais conhecidos de um mineral (retângulo azul) e a fração que hoje constitui a reserva (retângulo verde). Explica que diferença existe entre recurso e reserva e fundamenta que alteração económica ou tecnológica pode representar a seta assinalada com «?», que alarga a reserva sem que sejam descobertos novos depósitos.

Que condições deve reunir uma concentração de minerais para ser considerada um jazigo? Explica o papel do teor do minério e do preço de mercado.

O que é o teor de um minério e em que unidades se expressa para um metal comum e para um metal precioso? Apresenta um exemplo numérico para cada caso.

Compara a exploração mineira a céu aberto e a exploração subterrânea: que fator geométrico do jazigo (profundidade e forma) determina a escolha de cada método?

O que é um recurso mineral crítico ou estratégico? Refere dois exemplos e explica o que os torna críticos (importância tecnológica e risco de abastecimento).

O que é o rácio estéril/minério (rácio de descofragem) numa mina a céu aberto e de que forma influencia a sua rentabilidade?

O que são o minério e a ganga de um jazigo mineral? O que acontece à ganga durante o processamento do mineral?

Um minério de cobre com um teor de $0,8\ \%$ é rentável numa mina a céu aberto, mas não o seria com um teor de $0,1\ \%$. Explica o que é o teor de corte (cut-off) e de que fatores depende o seu valor.

Escolhe três materiais geológicos presentes no teu quotidiano (telemóvel, habitação, alimentação) e traça a origem de cada um até ao mineral, à rocha ou ao jazigo de onde provém.

A areia siliciosa para a produção de vidro é um recurso abundante, enquanto o tântalo é escasso e estratégico. Compara de que forma a abundância geológica e a concentração tecnológica condicionam o preço e a geopolítica de ambos os recursos.

Uma mina explora $2\ \text{Mt}$ de minério com um teor de $0,5\ \%$ de cobre.

1. a) Calcula as toneladas de cobre contidas no minério;
2. b) explica por que razão o metal efetivamente obtido será inferior (rendimento da metalurgia).

Os jazigos minerais classificam-se pela sua génese em magmáticos, hidrotermais, sedimentares (pláceres) e metamórficos. Descreve sucintamente cada processo e dá um exemplo de substância extraída de cada tipo.

Os jazigos minerais concentram-se em poucos países por razões estritamente geológicas. Explica essa concentração e analisa duas consequências geopolíticas (dependência do abastecimento, flutuação de preços).

Descreve as fases de vida de uma mina (prospeção, pesquisa/reconhecimento, exploração, encerramento e recuperação ambiental) e indica o que se decide em cada uma.

Em que consiste a prospeção mineira? Ordena as técnicas habituais (cartografia geológica, geoquímica de solos, geofísica, sondagens) por ordem crescente de custo e indica a contribuição de cada uma.

Uma exploração mineira de blenda (ZnS) explora um depósito com um teor médio de 4,5 % de Zn. Os custos diretos de extração e tratamento ascendem a 90 € por tonelada de minério tratado, com uma recuperação metalúrgica de 80 %.

1. a) Se o preço de mercado do zinco cair na bolsa de 3000 €/t para 2000 €/t de metal, demonstra numericamente por que razão a exploração entra em prejuízo e é forçada a paralisar a sua atividade, justificando como se reclassifica o depósito no diagrama de McKelvey (de reserva a recurso identificado subeconómico).
2. b) Dez anos depois, mantendo-se o preço do zinco em 2000 €/t e sem descoberta de novo minério, a mina reabre de forma rentável graças à introdução de biolixiviação e trituração seletiva, que reduzem os custos para 65 €/t de minério e elevam a recuperação para 85 %. Justifica numericamente a nova viabilidade e retira uma conclusão sobre o caráter dinâmico e relativo do conceito de reserva face ao de recurso geológico.

Uma análise de ciclo de vida compara a substituição de 100 000 veículos a gasóleo por veículos 100 % elétricos equipados com baterias de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC). O estudo conclui que, embora as emissões de gases com efeito de estufa diminuam 65 % durante a vida útil do veículo, a toxicidade ambiental acumulada e o consumo hídrico aumentam 280 % nas regiões extrativas de origem (salares de lítio e cintura do cobalto).

1. a) Explica o paradoxo ambiental das «tecnologias limpas» apoiando-te no conceito de externalização de impactos ambientais ao longo da cadeia de abastecimento de matérias-primas minerais.
2. b) Delineia uma proposta técnica com duas alternativas viáveis (por exemplo, a utilização de químicas de cátodo isentas de cobalto como LFP ou sódio, ou tecnologias de extração direta de lítio com reinjeção de salmoura) e fundamenta de que forma mitigariam os impactos hidrológicos e geoquímicos identificados sem comprometer a descarbonização dos transportes.

Na década de 1970, o geofísico M. King Hubbert e os seus seguidores previram, aplicando uma curva logística simétrica às reservas conhecidas de petróleo convencional, que a produção mundial atingiria um pico insuperável por volta do ano 2000, entrando depois em rápido declínio. No entanto, em 2023 a produção global ultrapassou os 100 milhões de barris diários.

1. a) Analisa criticamente que pressupostos geológicos e socioeconómicos do modelo de Hubbert se revelaram insuficientes para antecipar a ascensão do petróleo não convencional (xistos betuminosos e areias betuminosas através de fraturação hidráulica) e as técnicas de recuperação melhorada (EOR).
2. b) Apoiando-te no conceito de Taxa de Retorno Energético (TRE ou EROI), rebate a afirmação de que «o avanço tecnológico continuado garante que nunca existirá um pico de extração que limite a disponibilidade líquida de energia fóssil para a sociedade».

Uma empresa mineira explora um maciço granítico à procura de volfrâmio (esquelite). Numa fase preliminar, através de escassas sondagens distanciadas de 1 km, estima um volume global de 30 milhões de toneladas de rocha com um teor estimado de 0,15 % de WO₃. O teor de corte económico da exploração situa-se atualmente em 0,28 % de WO₃.

1. a) Situa este jazigo nos dois eixos do diagrama de McKelvey (certeza geológica e viabilidade económica), justificando por que razão deve ser classificado como recurso e não como reserva.
2. b) Após uma campanha de sondagens de malha apertada (50 × 50 m) com testemunho contínuo e análise geoquímica, delimita-se um bloco de 8 milhões de toneladas com um teor médio de 0,40 % de WO₃, enquanto o resto do volume permanece a 0,12 %. Explica fundamentadamente como se reclassifica cada uma das duas frações no referido diagrama.
3. c) Se a administração regional aprovar uma taxa ecológica por ocupação do solo e exigir uma caução de recuperação ambiental que eleve o teor de corte da mina para 0,42 % de WO₃, prevê e justifica o impacto imediato desta regulação sobre a quantidade de reservas comercialmente exploráveis da empresa.

Dois países em desenvolvimento, A e B, descobrem em simultâneo grandes jazigos de gás natural e coltan. Trinta anos depois, o país A sofre as consequências da «doença holandesa»: a sua moeda sobrevalorizou-se, as importações baratas arruinaram a sua agricultura e indústria locais, a corrupção capturou as receitas extrativas e a recente descida internacional do preço do gás mergulhou o Estado numa severa crise de dívida. Em contrapartida, o país B alcançou uma economia diversificada, índices elevados de desenvolvimento humano e gere um fundo soberano de estabilização.

1. a) Explica a sequência de causa-efeito que liga a descoberta massiva de recursos geológicos ao declínio dos restantes setores económicos no país A, definindo com precisão o mecanismo da doença holandesa.
2. b) Contrasta os fatores de governação que marcam a diferença entre ambos os países e fundamenta por que razão a dependência de recursos minerais não renováveis com preços voláteis é especialmente desestabilizadora para as finanças públicas.
3. c) Delineia três diretrizes estratégicas de gestão pública e orçamental para que o país A reverta a sua situação e transforme o capital natural esgotável em capital produtivo duradouro e sustentável.

O neodímio e o cério apresentam uma abundância média na crosta terrestre (38 ppm e 60 ppm, respetivamente) visivelmente superior à de metais tradicionais como o chumbo (13 ppm) ou a prata (0,07 ppm). No entanto, a União Europeia classifica-os como matérias-primas críticas com um risco geopolítico extremo de abastecimento, dependendo em mais de 90 % de um único país tanto para o concentrado mineral como para a refinação química.

1. a) Justifica, do ponto de vista do comportamento geoquímico e da estrutura cristalina dos minerais, por que razão estes elementos raramente formam minérios concentrados e exigem processos de separação e refinação hidrometalúrgica extraordinariamente complexos e agressivos para o ambiente.
2. b) Minerais como a monazite e a bastnäsite costumam albergar concentrações significativas de tório e urânio radioativos. Avalia os conflitos socioambientais decorrentes da abertura de minas de terras raras em território europeu face ao dilema ético de externalizar a poluição para países com regulamentações ambientais permissivas.
3. c) Avalia a viabilidade a curto e médio prazo de suprir a procura de neodímio para aerogeradores e veículos elétricos exclusivamente através da «mineração urbana» (reciclagem de ímanes permanentes), justificando que limitações termodinâmicas e temporais existem.

No início do século XX, a mineração de cobre explorava jazigos com teores médios superiores a 3 % (30 kg de Cu útil por tonelada de minério extraído). Na atualidade, os grandes pórfiros cupríferos mundiais extraem minério com teores em torno de 0,5 % (5 kg de Cu/t). Ao mesmo tempo, a eletrificação faz disparar o consumo: um veículo elétrico convencional necessita de 80 kg de cobre (face a 20 kg num veículo a combustão) e um parque eólico necessita de cerca de 4 toneladas de Cu por cada megawatt (MW) instalado.

1. a) Para fabricar uma frota de 20 000 veículos elétricos a partir de um jazigo com teor de 0,5 %, uma recuperação metalúrgica de 80 % e um rácio estéril/minério de 2:1, calcula a massa de minério que deve ser processada e a massa de estéril que deve ser removida. A partir dos resultados, deduz e explica três graves impactos geoambientais decorrentes dessa escala de remoção de materiais.
2. b) Um representante da indústria afirma que «a reciclagem de REEE (resíduos de equipamentos elétricos e eletrónicos) permitirá prescindir da mineração primária de cobre nos próximos 15 anos». Rebate fundamentadamente esta afirmação considerando a taxa de crescimento da procura, os desfasamentos temporais pela vida útil dos equipamentos e as limitações termodinâmicas da reciclagem.

Uma empresa mineira solicita autorização ambiental para explorar um depósito de lítio em pegmatitos através de uma corta a céu aberto de 160 m de profundidade. A exploração projetada situa-se 1,5 km a montante de um aquífero cársico que alimenta nascentes que abastecem de água potável duas povoações e sustentam um regadio tradicional. A memória descritiva do projeto contempla bombagens intensivas para rebaixar o nível freático da corta, lagoas de lixiviação ácida e uma escombreira exterior que acumulará estéreis com presença de arsenopirite e pirite.

1. a) Prevê os dois riscos hidrogeológicos e geoquímicos mais graves para o aquífero cársico e para as águas superficiais, explicando em detalhe as reações químicas que desencadeiam a drenagem ácida de mina e a libertação de metaloides tóxicos como o arsénio.
2. b) Desenha três condições técnicas concretas, mensuráveis e indispensáveis que a Declaração de Impacte Ambiental (DIA) deveria impor para autorizar o projeto (considera a selagem de escombreiras, o controlo piezométrico e o tratamento de efluentes).
3. c) Justifica se a alteração do método de extração para mineração subterrânea com a técnica de corte e enchimento descendente mediante pastas inertizadas de estéril reduziria de forma significativa os impactes sobre a paisagem, o balanço hídrico e a geração de lixiviados face à corta a céu aberto.