A cada 1 tonelada de alumina produzida, são emitidas mais de 1,1 toneladas de lama vermelha. Desde que a China se tornou o maior produtor mundial de alumínio primário em 2001, o incremento anual de lama vermelha ultrapassou 100 milhões de toneladas por vários anos consecutivos. Estima-se que, até o final de 2025, o acúmulo total de lama vermelha no país ultrapasse 1,6 bilhão de toneladas. Este desafio globalmente reconhecido de resíduos sólidos industriais está a realizar uma transição histórica de "fardo ecológico" para "tesouro verde" através de tecnologias de sinergia de múltiplos resíduos sólidos e valorização de alto valor.
Grave desequilíbrio entre a taxa de utilização abrangente da lama vermelha e a escala de armazenamento
Como resíduo sólido industrial em grande volume emitido durante a produção de alumina, a cor vermelha da lama vermelha deve-se ao seu elevado teor de óxido de ferro, contendo também alumina, sílica, óxido de cálcio e outros componentes, além de oligoelementos como potássio, crómio, vanádio e arsénio. A forte alcalinidade da lama vermelha (pH geralmente entre 10 e 12,5) e a elevada complexidade da sua composição são os principais gargalos que limitam a sua utilização em larga escala.
"A complexidade da composição da lama vermelha aumenta a dificuldade de desenvolvimento e aplicação de tecnologias de absorção", apontou Yang Tong, gerente do departamento de inovação científica e tecnológica da Shanxi Huaxing Aluminium Co., Ltd., filial da Chinalco. Devido às diferentes fontes de bauxite e processos de produção, a composição química da lama vermelha varia significativamente, tornando difícil que uma única tecnologia de absorção se adapte a todos os tipos de lama vermelha. As tecnologias tradicionais de remoção de sódio e fixação de álcalis, quando usadas em cenários como materiais de construção, podem causar eflorescência que danifica a estrutura — dados de pesquisa mostram que, em produtos de cimento com mais de 15% de lama vermelha, a resistência à compressão aos 28 dias cai 30%, e a taxa de descamação superficial após ciclos de congelamento e descongelamento aumenta 5 vezes.
Entretanto, embora o custo do tratamento por armazenamento de cada tonelada de lama vermelha possa ser tão baixo quanto 15 a 30 yuans, os potenciais riscos ecológicos e de segurança não podem ser ignorados. Se a proteção dos depósitos for inadequada, substâncias alcalinas e metais pesados podem infiltrar-se no solo e nas águas subterrâneas através da lixiviação pelas chuvas, causando danos ecológicos irreversíveis.
Embora a taxa de utilização abrangente da lama vermelha na China tenha aumentado de 5,5% em 2021 para 14% em 2025, ainda existe uma lacuna em relação às metas políticas de 15% de taxa de utilização abrangente de nova lama vermelha até 2027 e 25% até 2030. Como alcançar a utilização em larga escala, de alto valor e ecológica da lama vermelha tornou-se uma questão chave para garantir o desenvolvimento sustentável da indústria do alumínio.
Dupla propulsão: sinergia de múltiplos resíduos sólidos e redução na fonte
Face a este desafio mundial, equipas de investigação e a indústria estão a romper o impasse através de duas vias tecnológicas:
Via 1: Utilização sinérgica de múltiplos resíduos sólidos — tratar resíduos com resíduos, transformando "resíduos sólidos únicos" em "matérias-primas compostas"
A equipa do Professor Liu Xiaoming da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim, em colaboração com a Shanxi Zhongke Hongyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd., propôs um "mecanismo de utilização sinérgica de múltiplos resíduos sólidos". Diferentes resíduos sólidos têm as suas próprias fraquezas e vantagens — a lama vermelha, com os seus componentes fortemente alcalinos, pode ativar a potencial atividade pozolânica das cinzas volantes. Ambas hidratam para formar produtos de cimentação, que, quando combinados, criam materiais cimentícios compósitos à base de resíduos sólidos com excelentes propriedades de consolidação, permitindo a absorção sinérgica de múltiplos resíduos sólidos.
Este princípio, que passou da teoria à prática, superou os principais desafios da sinergia de múltiplos resíduos sólidos. "Cada tipo de material residual sólido tem as suas próprias fraquezas e vantagens", explicou Ren Xiaoming, gerente geral da Zhongke Hongyuan. "A sinergia de múltiplos resíduos sólidos é como amassar farinha. Quando se entra em aplicação industrial em larga escala, a 'farinha' que recebemos é frequentemente de marcas diferentes, com granulometria irregular e níveis de humidade variados, o que representa um enorme desafio para a produção industrial." A equipa de investigação abandonou o método de secagem comummente utilizado na indústria, optando por um processo de mistura com lama vermelha húmida. Através de uma combinação precisa baseada em "proporção de volume" e pré-tratamento de envelhecimento, e introduzindo um conjunto completo de tecnologias de correspondência inteligente de condições de trabalho, como o sistema PCS, a equipa encontrou finalmente um equilíbrio estável entre a precisão da dosagem e o desempenho do produto. Atualmente, esta tecnologia controla a precisão da proporção de lama vermelha e cinzas volantes dentro de 5%, com um teor total de resíduos sólidos de até 97%. A resistência à compressão não confinada do produto aos 7 dias atinge 6,2 MPa, e a lixiviação simulada de sódio aos 7 dias é de apenas 0,0013% (percentagem em massa).
A nível de aplicação em engenharia, os resultados da investigação foram totalmente implementados. Com base nesta teoria, em Yangquan, Shanxi, foram construídas linhas de produção de materiais para bases de estradas com capacidade de 300 a 500 toneladas por hora e uma linha de produção totalmente automatizada de blocos de construção não queimados à base de resíduos sólidos com capacidade anual de 300.000 toneladas. Quando todos os projetos estiverem operacionais, espera-se que o volume total anual de resíduos sólidos, como lama vermelha, xisto de carvão e cinzas volantes de CFB, atinja 2 milhões de toneladas. Na secção de Shanxi da Estrada Nacional 207, um troço de base de estrada com mais de 500 metros de comprimento foi construído com resíduos sólidos como lama vermelha, cinzas volantes de CFB e xisto de carvão. A estrada está concluída há 7 anos e permanece em boas condições até hoje. Nas palavras de Ren Xiaoming, "isto marca que a utilização sinérgica de resíduos sólidos industriais em grande escala na China entrou oficialmente numa nova fase de sistematização e industrialização, a partir de avanços tecnológicos individuais."
Via 2: Redução na fonte e conversão de alto valor — "primeiro emagrecer, depois aumentar a eficiência"
A redução é o pré-requisito para a valorização de recursos. A equipa do projeto do Plano Nacional de Investigação e Desenvolvimento, liderada pelo Professor Zhou Qiusheng da Universidade Central do Sul, propôs uma solução sistemática com o objetivo de reduzir significativamente a descarga de lama vermelha. No âmbito do projeto "Redução na fonte de lama vermelha da digestão Bayer de bauxite e demonstração em larga escala", a Universidade Central do Sul, em colaboração com a Universidade de Tecnologia do Sul da China, a Universidade do Nordeste, o Instituto de Engenharia de Processos da Academia Chinesa de Ciências e a Chinalco, entre outras forças de investigação e produção de topo nacionais, realizou investigação conjunta. A equipa de investigação reduziu significativamente a geração de lama vermelha através do ajuste dos parâmetros do processo de digestão Bayer, otimização das condições de digestão e adição de novos reagentes. Além disso, o projeto está a promover ativamente a integração de tecnologias de digestão eficiente com um novo modelo de "absorção sinérgica aço-alumínio". De acordo com dados preliminares, esta dupla via tecnológica de redução na fonte e controlo de processo reduziu significativamente a descarga de lama vermelha, com algumas tecnologias-chave já a serem demonstradas e validadas em empresas de alumina em Guangxi, Shanxi e outras regiões.
Cinco direções principais para construir um novo padrão de indústria verde
Atualmente, a absorção de lama vermelha na China formou cinco direções principais: materiais em pó, extração de elementos, materiais cimentícios, materiais para estradas e materiais cerâmicos para construção. Entre estes, projetos de valorização de recursos, como a extração de ferro da lama vermelha, materiais cimentícios e materiais para estradas, já foram implementados com sucesso. Através da inovação sinérgica de redução na fonte, controlo de processo e valorização final de recursos, a lama vermelha transformou-se de um "fardo industrial" num "recurso partilhado" para múltiplas indústrias, como a do alumínio, materiais de construção, infraestruturas de transporte e siderurgia. Além disso, o ecossistema da cadeia industrial está a sofrer mudanças profundas. Sob a liderança do governo, regiões de produção concentrada de lama vermelha, como Shanxi, Guangxi e Shandong, estão a construir clusters industriais integrados de "produção de alumina — absorção de lama vermelha — valorização de recursos", resolvendo os problemas de diferenças de composição e bases industriais regionais através de "adaptação às condições locais e políticas específicas para cada empresa". No futuro, o tratamento abrangente da lama vermelha alcançará uma sinergia total de redução, aumento de eficiência e redução de carbono, fornecendo um "caminho chinês" de referência para superar o gargalo da utilização global de resíduos sólidos.
Igual ênfase na inovação tecnológica e no apoio político
A aceleração da utilização da lama vermelha é inseparável do apoio tecnológico e das políticas. Em 2014, a publicação do "Código de Projeto para Depósitos de Lama Vermelha Seca" preencheu a lacuna de normas de engenharia neste campo na China; em 2021, o "Plano de Desenvolvimento Verde Industrial do 14.º Plano Quinquenal" listou a utilização abrangente da lama vermelha como uma tarefa chave; em 2024, seis departamentos, incluindo o Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação, emitiram conjuntamente o "Plano de Ação para a Utilização Abrangente da Lama Vermelha", estabelecendo claramente "uma taxa de utilização abrangente de 15% até 2027 e 25% até 2030".
Zeng Qingmeng, vice-diretor executivo do Gabinete de Promoção da Utilização Abrangente da Lama Vermelha da Associação da Indústria de Metais Não Ferrosos da China, afirmou que, para alcançar as metas de governação estabelecidas pelo país, é necessário libertar plenamente o potencial de inovação de empresas e instituições de investigação, promover a integração profunda entre indústria, academia e investigação através de orientação política, incentivar as empresas de alumínio a estabelecer mecanismos de articulação normalizados com as indústrias de materiais de construção, metalurgia e proteção ambiental, e impulsionar a lama vermelha de um tratamento de fim de linha para uma valorização de recursos em toda a cadeia.
Especialistas da indústria sugerem que se pode aprender com a experiência política da indústria de gesso fosfórico de Guizhou de "produção determinada por resíduos", vinculando a capacidade de produção das empresas à absorção de resíduos sólidos, pressionando ainda mais a responsabilidade principal das empresas de alumina.