Metais

Usos do berílio



O berílio é um material estratégico e crítico usado em muitos produtos essenciais para a segurança nacional.

Republicado na USGS Fact Sheet 2012-3056

Espelho telescópio de berílio: Vista da parte traseira de um dos 18 segmentos de espelho de berílio do Telescópio Espacial James Webb. As nervuras na parte traseira do espelho ajudam a manter a força e a capacidade do espelho de manter sua forma em condições extremas. A frente do espelho é completamente lisa e revestida por uma fina película de ouro. Cortesia da fotografia da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço. Foto cedida pela NASA.

Um metal estratégico e crítico

O berílio é um dos metais mais leves e mais rígidos, mas havia pouca demanda industrial até as décadas de 1930 e 1940, quando os setores aeroespacial, de defesa e nuclear começaram a usar o berílio e seus compostos. O berílio agora é classificado pelo Departamento de Defesa dos EUA como um material estratégico e crítico porque é usado em produtos vitais para a segurança nacional.

A forma de óxido de berílio foi identificada em 1797, e os cientistas isolaram o berílio metálico em 1828. O berílio e alguns compostos de berílio são tóxicos e devem ser manuseados com cuidado. Sabe-se que as exposições relacionadas ao local de trabalho a poeiras ou fumos de berílio e compostos de berílio causam sérios problemas de saúde, como câncer ou doença crônica do berílio, que é uma resposta do sistema imunológico que pode danificar os pulmões. Práticas adequadas no local de trabalho evitam essas exposições.

Usos do berílio

As ligas de berílio-cobre são responsáveis ​​por aproximadamente 80% do berílio usado nos Estados Unidos. Essas ligas são fortes, duras e não magnéticas; são bons condutores de eletricidade e calor e resistem à corrosão e à fadiga. As ligas de berílio são usadas na fabricação de conectores, molas, interruptores e outros componentes de dispositivos eletrônicos e elétricos para aeroespacial, automóvel, computador, defesa, medicina, telecomunicações e outros produtos.

Berílio na indústria aeroespacial: O F-35 Lightning II Joint Strike Fighter da Força Aérea dos EUA e muitos outros veículos aeroespaciais contam com componentes elétricos e mecânicos feitos de ligas de berílio. Foto cedida pela Força Aérea dos EUA.

Você sabia? Os tubos de berílio abrigam os feixes de partículas subatômicas no acelerador de partículas Large Hadron Collider, perto de Genebra, na Suíça.

Propriedades físicas do berílio

O metal de berílio é muito leve e muito rígido. Em uma base peso a peso, o berílio é seis vezes mais rígido que o aço e mantém sua forma em altas e baixas temperaturas. O metal de berílio é usado nas indústrias aeroespacial e de defesa para fabricar instrumentos leves de precisão.

Os espelhos do Telescópio Espacial Spitzer e do Telescópio Espacial James Webb (JWST), com lançamento previsto para 2021, são feitos de berílio. O espelho principal do JWST contém 18 segmentos hexagonais (cada segmento tem 4,3 pés de diâmetro) que devem manter sua forma exata mesmo a temperaturas de -400 graus Fahrenheit e devem ser leves o suficiente para serem transportados em órbita; o telescópio operará aproximadamente 1 milhão de milhas acima da Terra.

O berílio é quase transparente aos raios-x e a folha de berílio é usada como material de janela em raios-x e outras máquinas de radiação. Nos reatores nucleares, o metal de berílio e o óxido de berílio são usados ​​para controlar as reações de fissão. O berílio também tem sido usado nos mecanismos de disparo de armas nucleares.

Nódulo Bertrandita: Grande parte do bertrandita encontrado em Spor Mountain, Utah, está contido em nódulos compostos por fluorita, opala e bertrandita. O berílio é concentrado na zona externa de fluorita opalizada. Nódulos como esse podem conter até 1% de berílio em peso. Fotografia de David A. Lindsey, Pesquisa Geológica dos Estados Unidos.

De onde vem o berílio?

Dois minerais, bertrandita e berila, são extraídos para o berílio, e ambos são encontrados em associação com rochas ígneas. Todo o berílio atualmente sendo extraído nos Estados Unidos provém do mineral bertrandita.

Fontes Bertranditas

Uma série complexa de eventos deve ocorrer para concentrar o berílio no bertrandita. Primeiro, um magma rico em flúor, berílio e sílica deve entrar em erupção em uma área onde há rochas carbonáticas (calcário ou dolomita). Se o calor do magma aquece as águas subterrâneas da área e faz com que a água se mova através das rochas circundantes, a água capta elementos, incluindo berílio, dessas rochas; a água pode então reagir com rochas ígneas ou sedimentares adequadas para cristalizar minerais, incluindo bertrandita.

Gemas beryl: Quatro variedades de berilo com qualidade de pedra preciosa: do lado esquerdo para a esquerda, no sentido horário: morganita (laranja rosado), heliodor (amarelo), berilo verde (verde pálido), água-marinha (azul esverdeado). Uma quantidade muito pequena do suprimento atual de berílio é proveniente de berila não-gema recuperada na busca por materiais de gema.

Você sabia? Os romanos desenvolveram minas de esmeralda no deserto oriental do Egito, aproximadamente 2.000 anos atrás.

Fontes Beryl

O mineral beril é a principal fonte de berílio extraído fora dos Estados Unidos. O berilo é mais frequentemente encontrado em veias ou pegmatitos, que são rochas que contêm os últimos minerais a cristalizar devido a uma grande intrusão ígnea. Os pegmatitos são distinguidos por grandes cristais entrelaçados que geralmente incluem elementos e minerais incomuns.

Os cristais puros de berila são incolores, mas a inclusão de outros elementos na berila cria gemas coloridas e valiosas. A cor verde na esmeralda é devida a traços de cromo e às vezes vanádio na estrutura de cristal de berila. A cor azul pálida a azul esverdeada da água-marinha é causada por átomos de ferro com um estado de oxidação de +2 (Fe2+); outros elementos nos cristais de berila produzem cores que variam do ouro ao vermelho. A maior esmeralda facetada da América, uma pedra preciosa de 64 quilates, foi cortada a partir de um cristal verde escuro de 310 quilates encontrado na Mina de Esmeralda Adams na Carolina do Norte em 2009.

Metal bertrandita: Uma conta de berílio do tamanho de mármore. Fotografia da NASA.

Oferta e Demanda de Berílio

Os Estados Unidos são a principal fonte mundial de berílio. Uma única mina em Spor Mountain, Utah, produziu mais de 85% do berílio extraído em todo o mundo em 2010. A China produziu a maior parte do restante e menos de 2% veio de Moçambique e de outros países. Os estoques nacionais também fornecem quantidades significativas de berílio para processamento.

Três países - China, Cazaquistão e Estados Unidos - processam minério de berílio. Em 2005, o Departamento de Defesa dos EUA iniciou uma parceria com uma empresa do setor privado para construir uma nova instalação de processamento em Ohio para produzir berílio de alta pureza. A instalação de processamento foi concluída em 2011 e até dois terços de sua produção seriam alocados para defesa e outros usos finais relacionados ao governo.

Os Estados Unidos importaram aproximadamente 34% das matérias-primas de berílio usadas em 2011, incluindo berílio metálico e outros materiais de berílio processados ​​usados ​​na fabricação; dois terços desse material vieram da Rússia e do Cazaquistão.

Você sabia? As cerâmicas de berílio (óxido de berílio) são frequentemente usadas para conter e controlar os lasers utilizados na cirurgia.

Reciclagem de berílio

O berílio que é reciclado a partir de sucata remanescente da fabricação de produtos contendo berílio pode fornecer aproximadamente 10% do consumo aparente dos EUA. O consumo aparente é uma medida da quantidade de material realmente usada, calculada como produção + importação - exportação ± variação nos estoques do governo ou da indústria.

Recursos de Berílio nos Estados Unidos

É provável que os Estados Unidos consigam atender a maioria de seus requisitos de berílio de fontes domésticas. Existem reservas comprovadas substanciais de bertrandita em Spor Mountain, Utah, e existem recursos de berílio em outras áreas de Utah e Alasca. Aproximadamente 65% dos recursos globais estimados de berílio não -egmatítico estão localizados nos Estados Unidos. O Departamento de Defesa dos EUA tem como objetivo armazenar aproximadamente 45 toneladas de pó de metal-berílio prensado a quente no Estoque da Defesa Nacional.

Informações sobre berílio
1 Berílio: Brian W. Jaskula, Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, Sumários de Mercadorias Minerais, janeiro de 2012.
2 Berílio: Brian W. Jaskula, Estados Unidos Geological Survey, Minerals Yearbook, abril de 2012.
3 Reciclagem de berílio nos Estados Unidos: Larry D. Cunningham, Circular de Pesquisa Geológica dos Estados Unidos 1196-P, 2004.
4 Um Modelo de Ocorrência para a Avaliação Nacional de Depósitos de Berílio Vulcanogênicos: Nora K. Foley, Robert R. Seal, II, Nadine M. Piatak e Brianna Hetland, Pesquisa Geológica dos Estados Unidos, Open-File Report 2010-1195, 2010.

Garantia de suprimentos futuros de berílio

Para ajudar a prever onde os suprimentos futuros de berílio podem estar localizados, os cientistas do USGS estudam como e onde os recursos de berílio estão concentrados na crosta terrestre e usam esse conhecimento para avaliar a probabilidade de que recursos de berílio não descobertos possam existir. Técnicas para avaliar recursos minerais foram desenvolvidas pelo USGS para apoiar a administração de terras federais e avaliar melhor a disponibilidade de recursos minerais em um contexto global. O USGS também compila estatísticas e informações sobre a oferta mundial, demanda e fluxo de berílio. Esses dados são usados ​​para informar a formulação de políticas nacionais dos EUA.