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Incorporar a reutilização aos materiais que nos rodeiam
No MIT, o metalurgista Diran Apelian, doutor em ciências pela Universidade de Massachusetts (ScD '73), incentiva engenheiros e pesquisadores a repensarem o design, a reciclagem e o ciclo de vida dos materiais modernos.
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Jason Sparapani - 01/01/2026
O metalurgista Diran Apelian liderou a Palestra Wulff do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais em 19 de novembro, incentivando os pesquisadores a incorporar a reutilização e a reciclagem nos materiais desde o início. Créditos: Foto: Jason Sparapani
Em uma área definida pela descoberta, projeto e processamento dos materiais que sustentam a tecnologia moderna, Diran Apelian, doutor em ciências pela Universidade de Massachusetts em 1973, tem uma mensagem contundente: a reutilização não pode ser apenas o foco de uma tese de doutorado ou de uma startup. Ela precisa ser planejada desde o início.
Apelian, metalurgista e ex-aluno do MIT conhecido por seu trabalho pioneiro no processamento de metais fundidos, fundamentou seu apelo em uma análise das crescentes necessidades da sociedade por materiais como cobre, níquel, ferro e manganês — e como a demanda por eles aumentou juntamente com o crescimento populacional nos últimos 150 anos.
“Estamos usando cada vez mais coisas — essa é a conclusão”, disse Apelian, palestrante da Wulff Lecture do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais (DMSE) do MIT, em 19 de novembro. “Agora, de onde vem tudo isso? Não vem da Home Depot. Vem da Terra — do planeta Terra — de onde extraímos os minérios.”
E cada vez mais bens de consumo diário dependem desses minérios, esgotando os recursos do planeta e consumindo enormes quantidades de energia para isso, disse Apelian. Como exemplo, Apelian apontou que os chips de computador, que incorporavam 11 elementos em 1980, agora contêm 52.
Em vez de simplesmente coletar, processar e eventualmente descartar materiais — muitas vezes após passá-los por sistemas de reciclagem ineficientes — Apelian propõe outra abordagem: projetar materiais e produtos de forma que o valor neles contido possa ser recuperado.
Exemplos incluem materiais de nível aeroespacial feitos a partir de ligas de alumínio recicladas, otimizadas usando mistura de ligas orientada por IA, e a trituração de baterias de íon-lítio para produzir "massa negra", uma mistura rica em cobalto, níquel e lítio que pode ser refinada em novos materiais catódicos para a próxima geração de baterias.
“Crescimento sustentável, sustentabilidade, o desenvolvimento do planeta Terra é um desafio”, disse Apelian — um desafio que cientistas e engenheiros de materiais estão em uma posição privilegiada para enfrentar. “É uma mudança profunda, mas exige soluções para questões e desafios materiais que também representam uma oportunidade para nós.”
Reformulando o design de materiais
A Palestra Wulff não é estranha a questões de sustentabilidade e clima — palestrantes anteriores discutiram a produção de ferro e aço verdes e células de combustível movidas a hidrogênio . Mas o que marcou a palestra de Apelian foi um apelo por uma reformulação de como os materiais são produzidos, usados e — crucialmente — reutilizados. A chave, disse ele, é a “circularidade dos materiais”, que mantém os minerais derivados da Terra circulando na economia pelo maior tempo possível, em vez de serem extraídos, processados, usados e descartados.
Apelian fez referência ao “tetraedro dos materiais”, a estrutura clássica que conecta processamento, estrutura, propriedades e desempenho — a base que sustenta o desenvolvimento da maioria dos materiais ao nosso redor. Destacando o que está faltando, ele perguntou aos alunos do DMSE sobre os materiais no final de seu ciclo de vida: “Vocês não dedicam muito tempo a isso, certo?”
Ele propôs uma nova estrutura de círculos concêntricos que reinventa o ciclo de vida dos materiais — da mineração, extração, processamento e design, a novas fases focadas em reparo, reutilização, remanufatura e reciclagem — “todos os Rs”, disse ele.
Uma das formas de se chegar a um uso mais sustentável de materiais, disse Apelian, é combater o desperdício pós-consumo — os produtos do dia a dia que as pessoas jogam fora depois de usá-los.
“Como podemos pegar os resíduos, recuperá-los e reutilizá-los?”, perguntou Apelian.
Um exemplo é o processamento de sucata de alumínio, que apresentou diversos avanços nos últimos anos. Tradicionalmente, os veículos em fim de vida útil eram desmontados para a retirada de peças valiosas e triturados em enormes máquinas; a mistura resultante de metais era derretida, perdendo grande parte de seu valor de engenharia, e transformada em ligas fundidas utilizadas em produtos como blocos de motor ou móveis de jardim.
Hoje, os avanços na triagem automatizada baseada em sensores, no aprendizado de máquina e na robótica, juntamente com práticas de fusão aprimoradas, permitem que a sucata de alumínio seja direcionada para aplicações de maior valor agregado, incluindo componentes aeroespaciais e peças estruturais automotivas — vigas e suportes que formam a estrutura de um veículo.
“Então esse é o objetivo, essa é a motivação: criar valor a partir do lixo”, disse Apelian.
Ele destacou os esforços em andamento para modernizar o processamento de sucata. É cofundador da Solvus Global Inc., que desenvolve sistemas para converter sucata metálica em produtos de alto valor agregado, e da Valis Insights, uma empresa derivada da Solvus que utiliza sistemas baseados em sensores para identificar e classificar sucata metálica com alta precisão.
Na Universidade da Califórnia em Irvine — onde Apelian atua como professor emérito de ciência e engenharia de materiais — seu grupo está “estudando o DNA” de sucata mista, analisando e testando misturas para prepará-las para aplicações de alto valor agregado. Ele também realizou um trabalho significativo na reciclagem de baterias de íon-lítio, incluindo a co-invenção do processo, comercializado pela Ascend Elements, que tritura as baterias e produz como subproduto a massa negra utilizada como matéria-prima para novos materiais catódicos.
Acreditando na circularidade
Apelian também apontou maneiras de extrair valor de resíduos industriais: a recuperação de metais da lama vermelha — o subproduto altamente alcalino da produção de alumínio — e a recuperação de elementos de terras raras de rejeitos de mineração. Ele destacou ainda o trabalho de Shaolou Wei ScD '22, ex-aluno do DMSE que ingressará no corpo docente em 2026, que desenvolveu maneiras de contornar as longas sequências de alto consumo energético tradicionalmente usadas para fabricar muitas ligas metálicas — reduzindo o consumo de energia e eliminando etapas de processamento.
Enfatizando que os modelos de negócios e as políticas públicas desempenham um papel crucial na viabilização de uma economia circular, Apelian apresentou um cenário: “Atualmente, nos Estados Unidos, quando você compra um carro, ele é seu. No fim da vida útil, o problema é seu.” Os proprietários podem trocá-lo ou vendê-lo, mas, em última análise, precisam se desfazer dele, disse ele. Em seguida, ele refletiu sobre a possibilidade de inverter essa responsabilidade — exigindo que as montadoras recolhessem os carros no fim de sua vida útil. “Devo dizer que, quando isso acontecer, as coisas serão projetadas de maneira muito diferente.”
Evia Rodriguez, aluna do último ano de Ciência e Engenharia de Materiais e membro da plateia, ficou impressionada com a ênfase dada por Apelian à circularidade. Ela citou a Patagonia — um dos exemplos apresentados por Apelian — como uma empresa que incorpora a circularidade em seu modelo de negócios, incentivando os clientes a consertarem suas roupas em vez de substituí-las.
“Isso definitivamente representa uma ideia otimista do que poderia acontecer”, disse Rodriguez. “Eu tendo a ser mais cético, mas gosto de pensar que poderíamos chegar lá algum dia e que poderíamos ter todas as empresas operando de forma mais sustentável.”
Brandon Mata, calouro da graduação, compartilhou uma perspectiva semelhante — equilibrando dúvida e esperança. “Acho fácil ser pessimista sobre como as empresas vão agir. Você vai dizer que as pessoas sempre serão gananciosas. Que serão egoístas”, disse Mata. “Mas, independentemente disso, acho importante que alguém assim diga, mesmo que seja apenas afirmando: 'É importante que façamos isso, e fazer isso claramente beneficiaria o mundo'”.
Yanna Tenorio, uma estudante do primeiro ano de graduação interessada na área de energia da ciência dos materiais, abordou as questões abrangentes levantadas na palestra. “Pensando no que acontece ao final da vida útil desses materiais, como eles podem ser reutilizados? Como podemos nos responsabilizar por eles?”, perguntou Tenorio. “O que eu acho muito empolgante na ciência dos materiais em geral é o quanto ainda há para ser descoberto.”
