O Brasil é detentor das maiores reservas globais conhecidas de quartzo e silício puro — elemento extraído e processado a partir do quartzo, essencial para a eletrônica de chips, painéis solares e insumos de alta tecnologia.
Relatórios técnicos divulgados pelos Serviços e Informações do Brasil apontam para uma concentração de até 95% das reservas mundiais de cristal de quartzo no país, estimadas em cerca de 78 milhões de toneladas. Elas se distribuem principalmente entre os estados do Pará — onde estão até 64% das jazidas medidas no país —, Minas Gerais (17%) e Santa Catarina (15%), com participações menores da Bahia e Goiás, segundo dados da Agência Nacional de Mineração.
O silício, forma metálica obtida do quartzo de alta pureza, é extraído principalmente da região de Cristalina, no estado de Goiás, conhecida por abrigar a maior reserva mundial de cristais de rocha e por ser o polo nacional para usos industriais do silício.
O silício metálico de alta pureza é insumo essencial para a produção de células fotovoltaicas de energia solar: o chamado Silício Grau Solar (SiGS).
E, apesar de ter a maior reserva mundial de quartzo, matéria-prima do silício de uso metalúrgico, o Brasil ainda importa as lâminas do elemento purificado que permitem a produção de painéis fotovoltaicos.
Em 2017, um grupo de cientistas da Unicamp obteve o primeiro silício purificado SiGS, a partir de um trabalho entre o Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas do Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) e do Laboratório de Fusão por Feixe de Elétrons e Tratamentos Termomecânicos, parte do Departamento de Engenharia de Materiais da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM).
“Nós conseguimos purificar o silício até o nível de 99,9993%, que é suficiente para a produção de painéis fotovoltaicos se adicionarmos outras técnicas de redução de impurezas durante o processo de fabricação das células solares”, explicou um dos coordenadores da pesquisa, Francisco Marques, da Unicamp. O Brasil, que tem tecnologia para a fabricação de células solares, não tem processo próprio de purificação do silício.
O país também não conta, ainda, com uma produção própria de silício de grau solar ou eletrônico, embora seja o segundo principal exportador mundial de silício de grau metalúrgico — atrás apenas da China. Cerca de 65% das vendas totais do silício brasileiro são destinadas à exportação. Em 2022, de acordo com dados do Anuário Estatístico do Setor Metalúrgico, desenvolvido pelo Ministério de Minas e Energia (MME), o Brasil produziu 400 mil toneladas de ligas e produtos de silício, mas não há produção em larga escala de painéis fotovoltaicos.
Estudos de viabilidade produzidos pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), assim como a iniciativa da Unicamp, já estudam a técnica de purificação do silício a partir do Brasil usando a rota metalúrgica, um processo mais barato e viável em relação à rota química, a mais usada para obter silício de alta pureza.
No caso da Unicamp, o processo de purificação foi alcançado com o uso de um forno de fusão por feixe de elétrons, que provou ser eficaz, embora apresente desafios em relação à aplicação a nível industrial de equipamentos especializados para gerar e direcionar os feixes (que necessitam de câmaras de vácuo).
A rota metalúrgica, embora mais eficiente do que a química, envolve o uso de processos de resfriamento intenso, o que também pode ser uma dificuldade em grandes volumes de produção. Outro desafio é o controle de pureza e uniformidade dos lotes de silício, com distribuição homogênea do calor e controle preciso da temperatura.
De acordo com um relatório do Serviço Geológico dos Estados Unidos, em 2024, os principais países produtores de ferrosilício, componente siderúrgico formado por ferro e silício, foram China, Rússia e Noruega.
Para o silício metálico, usado nas indústrias automotiva, aeronáutica e química (como semicondutores e componentes de painéis solares), os principais produtores foram China, Brasil e Noruega. “A China foi responsável por mais de 70% da produção global estimada de materiais de silício em 2023”, diz o relatório.
“Os principais setores de utilização dos cristais osciladores e filtros de quartzo produzidos no Brasil são as indústrias de relógios e jogos eletrônicos, automóveis, equipamentos de telecomunicações, computadores e equipamentos médicos”, informa o relatório Sumário Mineral 2014, da DNPM. Até então, o Brasil exportava bens primários de quartzo bruto e importava sobretudo manufaturados, como lentes, microscópios e instrumentos de precisão produzidos a partir do pó do cristal.