Se lhe dissessem que um mineral capaz de ser polido em uma pedra preciosa deslumbrante também serve como o herói anônimo que mantém as usinas nucleares funcionando com segurança, você acharia difícil de acreditar? O zircônio, elemento nº. 40 da tabela periódica, é precisamente um “jogador-duplo” que abrange os mundos dos balcões de joias e dos reatores nucleares.
Da “Pedra Jacinto” ao Elemento Químico
A história do zircônio começa com uma linda pedra. O mineral de silicato natural que contém zircônio é chamado zircão, que é considerado uma pedra preciosa semi-preciosa desde os tempos antigos. Ele exibe uma rica paleta de cores que vão do laranja-vermelho e dourado-ao amarelo incolor e acastanhado-, e foi extraído principalmente na ilha do Sri Lanka, no antigo Oceano Índico. Diz-se que a palavra "zircão" deriva do persa "Zargun", que significa "dourado" - uma referência ao brilho deslumbrante de certas pedras preciosas de zircão. O zircão incolor, quando lapidado, pode brilhar com um brilho que lembra diamantes, e por muito tempo foi até confundido com uma espécie de “diamante macio”.
Somente em 1789 o zircão foi elevado de pedra preciosa a elemento, graças a um experimento do químico alemão Martin Heinrich Klaproth. Ao fundir o zircão com hidróxido de sódio e tratá-lo com ácido clorídrico, ele finalmente descobriu um óxido até então desconhecido, que chamou de "zircônia". Mais tarde, em 1824, o químico sueco Jöns Jacob Berzelius produziu pela primeira vez zircônio metálico, mas foi somente em 1925 que o zircônio metálico dúctil e puro foi realmente obtido.
O "versátil"-cinza-prateado
O zircônio metálico puro é um sólido cinza prateado brilhante-que lembra o aço na aparência. Seu ponto de fusão chega a 1.855 graus e seu ponto de ebulição atinge 4.409 graus -, o que significa que em temperaturas onde a maioria dos metais já derreteu há muito tempo, o zircônio permanece inflexível.
O zircônio possui três talentos notáveis:
Primeiro, a sua resistência à corrosão “invulnerável”. O zircônio é excepcionalmente resistente à maioria dos ácidos, álcalis e água do mar, sendo que soluções aquosas comuns de ácidos e álcalis mal conseguem corroê-lo. Esta propriedade o torna um material ideal para equipamentos químicos - reatores, bombas resistentes a ácidos-, tubos trocadores de calor, válvulas - onde quer que a resistência à corrosão seja necessária, o zircônio é frequentemente encontrado.
Em segundo lugar, sua capacidade de absorção-de gás "acomodadora". Quando aquecido, o zircônio pode absorver grandes quantidades de oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e outros gases. Apenas 100 gramas de zircônio metálico podem absorver 817 litros de hidrogênio a 200 graus. Essa característica é habilmente utilizada na indústria de vácuo elétrico - o zircônio é revestido nos ânodos dos tubos de elétrons para absorver gases residuais, produzindo tubos de alto-vácuo.
Terceiro, seu “toque de Midas” na liga. O zircônio é aclamado como a "vitamina" da indústria metalúrgica - adicionar apenas uma pequena quantidade pode melhorar significativamente as propriedades do material. A adição de um{3}}milésimo de zircônio ao aço aumenta muito sua resistência e dureza, tornando o aço blindado-contendo zircônio um material importante para a fabricação de tanques e placas à prova de balas. Adicionar um pouco de zircônio ao cobre pode aumentar seu ponto de fusão sem comprometer a condutividade elétrica, tornando-o altamente adequado para linhas de energia de alta-tensão.
O "metal número um" da era nuclear
Se o que foi dito acima são apenas "linhas secundárias" do zircônio, então sua "ocupação principal" é muito transformadora para o cenário da energia humana.
O que torna as ligas de zircônio o principal material estrutural dos reatores nucleares é uma característica aparentemente paradoxal, mas crucial -uma seção transversal de absorção térmica de nêutrons extremamente baixa-. Em termos simples, os nêutrons produzidos pela fissão nuclear são as “faíscas” que sustentam a reação em cadeia, mas a maioria dos metais absorve nêutrons como uma esponja absorvendo água, interrompendo assim a reação. O zircônio, no entanto, é uma exceção - ele absorve muito poucos nêutrons, ao mesmo tempo em que resiste à corrosão de água em alta-temperatura e alta-pressão a 300–400 graus e mantém boa compatibilidade com combustível nuclear.
É precisamente essa combinação de vantagens que permite que as ligas de zircônio sejam fabricadas em tubos longos e{0}}de paredes finas, envolvendo pellets de combustível de dióxido de urânio e servindo como a primeira barreira de segurança de um reator nuclear. Estima-se que até 90% do zircónio produzido a nível mundial seja utilizado no sector da energia nuclear. Dos submarinos nucleares ao reator "Hualong One", os tubos revestidos de liga de zircônio continuam sendo uma "armadura de combustível nuclear" indispensável.
