O manganês, um metal versátil, encontra aplicações em vários setores, como metalurgia (Sun et al., 2022), fabricação de baterias (Song et al., 2023) e campos biomédicos (Sisakhtnezhad et al., 2023). Atualmente, a crescente procura global por veículos elétricos está a impulsionar a procura por baterias de energia, aumentando assim a procura por metal manganês (Maisel et al., 2023). Os dados de 2022 sobre o consumo de minério de manganês na China sugerem um aumento notável na utilização de manganês em baterias de íon-de lítio, ultrapassando a marca de 1% (IMNI, 2023). A China não apenas é o quarto{15}}maior produtor mundial de minério de manganês, depois da África do Sul, Gabão (USGS, 2023) e Austrália, mas também ocupa a primeira posição como o maior produtor de metal eletrolítico de manganês (EMM) (DJ He et al., 2021; Li et al., 2023). A situação atual é que empresas de produção de EMM em grande-escala só existem na China e na África do Sul. Desde 2008, a China tem contribuído consistentemente para mais de 98% da produção global de EMM, estabelecendo-se como o principal produtor mundial (Han e Wu, 2019).
A produção de eletrólise do metal manganês representa uma indústria de processamento caracterizada por elevado consumo de recursos e energia, geração substancial de poluição, custos elevados e lucros relativamente baixos (Ning et al., 2010). A maioria das empresas de produção de EMM na China está concentrada no renomado Triângulo de Manganês, delineado por Hunan, Guizhou e Chongqing. No entanto, as empresas da região careciam de consciência ambiental, resultando em danos ambientais significativos e poluição causada por estas empresas (SC He et al., 2021). A poluição gerada pela produção industrial de EMM, incluindo resíduo eletrolítico de manganês, liberação de Mn2+, e nitrogênio amoniacal, representa uma séria ameaça aos ecossistemas e à saúde humana (Chen et al., 2022). Assim, é necessário avaliar de forma abrangente o impacto ambiental da produção de EMM na região do Triângulo do Manganês, a fim de fazer recomendações para uma produção mais limpa.
A avaliação do ciclo de vida (ACV) representa uma ferramenta potente para análise ambiental, quantificando sistematicamente o impacto ambiental de produtos, processos ou atividades (ISO 14040, 2006). Amplamente aplicada em diversos setores, incluindo agricultura (van der Werf et al., 2020), construção (Rodrigues et al., 2023) e mineração (Tao et al., 2022), a ACV proporciona uma compreensão abrangente das implicações ambientais. Para a indústria metálica de manganês, Westfall et al. (2016) coletaram dados primários de 16 produtores de ligas de manganês em todo o mundo e conduziram uma ACV. Os resultados do estudo mostram que o GWP total, AP e POCP para 1 kg de liga média de manganês foi de 6 kg CO2eq, 45 g SO2eq, e 3 g C2H4eq, respectivamente. Ning et al. (2010) conduziram um balanço material abrangente e uma análise de poluentes da indústria EMM na China, revelando as fontes e destinos dos principais poluentes. No entanto, o seu estudo não abordou o aspecto das alterações climáticas. Peng et al. (2011) utilizaram a ACV para comparar os impactos ambientais da produção de EMM na China e na África do Sul, concentrando-se apenas no potencial de aquecimento global e no potencial de acidificação. Davorie et al. (2017) conduziram uma ACV para avaliar as emissões de material particulado na produção de ligas de manganês. Os resultados revelaram que 66% das emissões-de material particulado relacionadas à produção ocorrem fora das instalações de manganês, com emissões diretas ou-no local representando 34% do total de emissões de PM. No entanto, estudou apenas material particulado e não investigou outros poluentes. Farjana et al. (2019) conduziram uma análise de ACV sobre a produção de minério de manganês com base no banco de dados Ecoinvent, mas não cobriram a parte subsequente da eletrólise do concentrado de manganês. Zhang et al. (2020) conduziram uma análise detalhada de ACV sobre a produção de EMM na China, mas os dados de mineração e eletrólise selecionados não foram provenientes da mesma empresa, resultando em discrepâncias espaciais. Além disso, a maioria dos estudos existentes relativos ao EMM centraram-se predominantemente na análise dos seus poluentes. Por exemplo, Zhang et al. (2023) investigaram a situação de poluição por metais pesados de Mn, Zn, Pb e outros em uma área industrial de EMM no norte da China e seu ambiente circundante. Sun et al. (2020) utilizaram a recuperação de recursos de enxofre da torrefação de resíduos eletrolíticos de manganês e da dessulfuração de minério de manganês para a produção limpa de manganês eletrolítico. Xu et al. (2014) propuseram um método abrangente de tratamento de águas residuais para a produção de EMM através de um estudo sobre o balanço hídrico das empresas de EMM. Concluindo, a China atualmente carece de um estudo de ACV abrangente e de alta-qualidade sobre os impactos ambientais da produção de EMM. Para resolver isso, este estudo selecionou a empresa de produção de manganês eletrolítico mais representativa no Triângulo do Manganês, a região com os depósitos de manganês mais ricos da China. Uma ACV foi conduzida na produção eletrolítica de manganês desde a etapa de mineração até a etapa de eletrólise.
Este estudo tem como objetivo (1) analisar a carga ambiental da produção de EMM na região do Triângulo de Manganês da China usando o método LCA; (2) obter resultados quantitativos da avaliação do impacto do ciclo de vida (LCIA), juntamente com informações sobre incertezas, e identificar as principais categorias de impacto no meio ambiente; (3) identificar os principais processos e substâncias, realizar análises de sensibilidade nos principais processos e examinar o grau de variação nos resultados da AICV; (4) simular vários cenários energéticos, comparar seus impactos ambientais correspondentes e propor estratégias de otimização para a indústria de produção de metal eletrolítico de manganês na China. Depois de conduzir uma ACV quantitativa, analise sob múltiplas perspectivas, incluindo contribuição, incerteza e sensibilidade, para avaliar de forma abrangente o status atual e os impactos ambientais da tecnologia de produção de EMM na China. Esta análise visa otimizar o consumo de recursos e energia e reduzir a intensidade de emissão de poluentes. Propor medidas técnicas para alcançar uma produção de EMM limpa e eficiente e para construir um sistema energético verde e sustentável.
