Tendências, perspectivas e desafios na gestão de barragens e rejeitos de mineração

As rupturas de barragens de disposição de rejeitos têm provocado uma grande transformação na indústria de mineração em todo o mundo. Eventos que, com certeza, são indesejados; porém, que trazem grandes oportunidades de reflexão e evolução para todos os participantes do processo. A busca pela aplicação de melhores práticas e por tecnologias disponíveis tem culminado com a elaboração de novos padrões globais para gestão, com maior demanda por profissionais especialistas e com um movimento em direção a redução na quantidade de água dos rejeitos a serem dispostos. Há um notável movimento para reduzir riscos e aumentar a confiabilidade dos depósitos de rejeitos. Antes de adentrar nas principais tendências, perspectivas e desafios da indústria é importante revisitar alguns aspectos técnicos registrados a partir das principais rupturas históricas.

Barragens, como aviões, automóveis, edifícios e outros ativos, falham por uma combinação de fatores técnicos e não técnicos. Apenas se atendo à dimensão técnica, avaliações bem documentadas a partir de retro análises de rupturas históricas apontam dois distintos mecanismos de falha como dominantes. O primeiro mecanismo está relacionado com o desenvolvimento de falha progressiva em uma camada fraca do solo na fundação da barragem, e o segundo, relacionado com a liquefação estática ou dinâmica de rejeitos fofos saturados. Especialmente esse segundo mecanismo é bastante evidenciado em estruturas construídas com o próprio rejeito, em particular aquelas construídas através do método de alteamento para montante, no qual parte do barramento fica apoiada sobre o próprio rejeito previamente lançado, como foi o caso dos três últimos grandes acidentes envolvendo “barragens de mineração” no Brasil. Antes de continuar discorrendo sobre a questão acima, é fundamental explicar que as chamadas “barragens de mineração” não são uma classe única de barragens e não são iguais entre si.

De forma inadequada, muitas pessoas, no Brasil, tendem a associar todas as “barragens de mineração” com aquelas barragens que se romperam catastroficamente nos últimos anos. Importante destacar que as barragens que falharam nos últimos anos, no Brasil, são de um tipo específico de estrutura de armazenamento, construída com o próprio rejeito, pelo método de alteamento para montante e, por sua vez, suscetíveis ao fenômeno da liquefação. Ou seja, na classe das “barragens de mineração”, temos tanto as barragens ditas convencionais, construídas com solo ou rocha compactados (cuja tecnologia é similar na maioria das barragens de reserva de água para fins diversos, como, por exemplo, as barragens para geração de energia), como também aquelas estruturas construídas com o próprio rejeito.

Esse esclarecimento se faz importante justamente para mostrar o quão complexo e específico são as estruturas do tipo “construídas com o próprio rejeito”. O uso do rejeito para a construção da barragem, em particular pelo método de alteamento para montante, traz maior complexidade ao projeto e requer uma gama de conhecimentos técnicos e especialidades que, muitas vezes, superam o conhecimento convencionalmente aplicado na Engenharia Geotécnica tradicional de barragens. Lidar com barragens construídas com rejeitos é bastante diferente de lidar com barragens de terra convencionais, apesar de ambas poderem ser utilizadas para disposição de rejeitos e, erroneamente, serem consideradas como “iguais” por grande parte da opinião pública.

O fenômeno da liquefação talvez seja um dos temas mais desafiadores da atualidade. Há centenas de barragens construídas com rejeitos em todo o mundo, sendo operadas com sucesso há mais de 40 anos, com volumes e alturas bastante significativos. Países como Chile, que baniram o uso do método de alteamento para montante desde a década de 70 do século passado, continuam com a indústria a operar, preponderantemente, com barragens alteadas com o próprio rejeito pelo método de alteamento por linha de centro ou para jusante, com barragens e projetos de volumes acima de 100.000 t/dia de rejeitos e alturas que superam facilmente os 200 m. Entender o comportamento dos rejeitos e dessas barragens à luz da chamada Mecânica dos Solos dos Estados Críticos (MSEC) é fundamental, apesar de não ser uma prática comum e difundida entre a maioria dos engenheiros geotécnicos e em cursos de graduação em Engenharia em todo o mundo.

Dado que a liquefação é um problema essencialmente de deformação, a simples aplicação de análises do tipo equilíbrio limite (prática comum na indústria para o cálculo dos fatores de segurança) pode implicar em uma possível simplificação do problema para barragens construídas com o próprio rejeito, seja com a adoção de parâmetros de pico ou mesmo residuais/ liquefeitos. É por esse motivo que vários guias internacionais têm recomendado que a avaliação de segurança de barragens construídas com rejeitos susceptíveis à liquefação seja feita por meio da adoção de análises tensão-deformação, lançando mão de métodos numéricos e modelos constitutivos mais sofisticados que, no entanto, possam melhor representar o mecanismo de perda abrupta de resistência diante de uma condição de carregamento não drenado (liquefação), como, por exemplo, os modelos constitutivos NORSAND ou CASM Tal abordagem foi amplamente aplicada na investigação das causas técnicas dos grandes acidentes recentes em barragens de rejeitos no mundo (Mt. Polley, Cadia, Fundão e B1) e necessita ser incorporada na prática mundial como uma rotina para lidar com tais tipos de barragens. Cabe ainda mencionar que o fenômeno da liquefação, em sua essência, não é compatível com a teoria observacional, o que dificulta ainda mais sua gestão e prevenção.

Dentro desse processo de transformação da indústria, o que se tem verificado, nos últimos anos, é um amplo movimento em várias direções ligadas a: capacitação e formação de pessoas; práticas sistematizadas de gestão; e ao emprego de tecnologia de ponta com investimentos em pesquisa e desenvolvimento na busca por abordagens alternativas consideradas de maior confiabilidade, seja para disposição do rejeito, seja para redução da necessidade de disposição, requalificando-o como um coproduto.

A primeira direção está exatamente na educação, em todos os níveis, tanto de consultores, projetistas, operadores, empreendedores e reguladores. É necessário abordar problemas de elevada complexidade, como a liquefação em barragens construídas com rejeitos, com um nível de Engenharia, conhecimento e rigor adequados. Essa abordagem requer profissionais experientes em comportamento de rejeitos de mineração e que consigam capturar as principais particularidades de cada projeto e de cada barragem. Ainda dentro do tema educação, necessitasse de mais especialistas em rejeitos de mineração em todo o mundo, em especial no Brasil, para que possa lidar com barragens construídas com rejeitos da forma mais adequada, e não simplesmente replicar abordagens de maneira similar ao que convencionalmente é feito para barragens ditas

A segunda direção está na adoção de padrões internacionais para gestão de rejeitos, como o GISTM (dasigla para Global Industry Standard on Tailings Management), publicado em 2020. O GISTM é composto por 77 requisitos que englobam vários aspectos relacionados com a gestão de um depósito de rejeitos, indo desde o pleno envolvimento das comunidades afetadas, direitos humanos, passando pela Engenharia, governança, responsabilidades, revisões técnicas e preparação para emergência, cobrindo também aspectos relacionados com a transparência e a divulgação pública de dados sobre a segurança de barragens de rejeitos. O GISTM tem a meta aspiracional de zero dano às pessoas e ao meio ambiente das instalações de rejeitos e eleva a responsabilidade aos mais altos níveis organizacionais, com novos requisitos para supervisão independente na expectativa de que a transparência e a divulgação global melhorem a compreensão das partes interessadas.

A terceira direção está na adoção de práticas e tecnologias para disposição dos rejeitos que possam reduzir a suscetibilidade ao risco de falha das estruturas de disposição. Dentro dessa dimensão é fundamental garantir que os depósitos de rejeitos estão sendo projetados conforme as melhores práticas, com o uso da melhor tecnologia disponível, e que reduza a quantidade de água livre e a saturação dos depósitos de rejeitos. É fato que depósitos com menor água livre e menor grau de saturação possuem menor dano potencial associado. A única ressalva que se faz aqui é que nem as “melhores práticas” e nem a “melhor tecnologia” são únicas. Elas dependem de cada aplicação e das condições de contorno de cada local. Um erro comum é assumir que, em todos os casos, a aplicação de filtragem, por exemplo, é sempre a melhor tecnologia disponível. Isso deve ser analisado caso a caso em função das características da aplicação, como: tipo do rejeito; escala de produção; topografia; clima; etc.. Ainda dentro desse tema é importante destacar a necessidade de continuar e acelerar pesquisas para a geração de menor quantidade de rejeitos a serem dispostos, seja pelo seu reuso, novas formas de beneficiamento, ou pela geração de coprodutos. É importante ressaltar que já existem várias iniciativas nesse sentido, tanto em nível mundial, quanto em nível local, objetivando requalificar os rejeitos de mineração como produtos, contribuindo, assim, para o incremento da economia circular e para a sustentabilidade da indústria de mineração.

Apesar de abordar basicamente três direções em que a indústria vem trabalhando, as dimensões cobertas pelas mesmas são bastante amplas e desafiadoras. Entre os principais desafios estão, sem dúvida, a quantidade de mão de obra e as qualificações necessárias para endereçar todas as demandas especializadas que existem no Brasil e no mundo ligadas à Geotecnia aplicada à Mineração. Há necessidade de formar pessoas para ocupar posições exigidas pelos requisitos do próprio GISTM, como, por exemplo, funções de engenheiros de registro, revisores sêniores e engenheiros responsáveis técnicos pelas barragens. Afinal, essa é uma demanda global que virá muito forte nos próximos anos. Infelizmente, existe um “gap” significativo, em escala global, de engenheiros e especialistas em disposição de rejeitos de mineração e sua gestão. Apesar dos inúmeros cursos de formação técnica em gestão de rejeitos que vêm sendo disponibilizados atualmente, o preenchimento do “gap” ainda deverá perdurar algumas décadas. Nesse período, a demanda de serviços especializados e profissionais de reconhecida experiência no tema tem aumentado exponencialmente, a uma taxa que, na maioria das vezes, é maior que a oferta.

Sobre a indústria local, o maior desafio do Brasil é a descaracterização das barragens construídas pelo método de alteamento para montante. Conforme já mencionado nesse relato, a liquefação de rejeitos é algo intrinsecamente complexo e que pode incorporar um grande risco aos projetos de descaracterização na medida em que as intervenções físicas nessas estruturas podem incrementar o número de potenciais “gatilhos”. Descaracterizar uma barragem de rejeitos alteada para montante não é uma prática corriqueira e usual na indústria mundial. Existem alguns casos históricos de “lavra” e “desmontagem” de barragens de rejeitos com alteamentos sucessivos pelo método para montante na África do Sul. Porém, com características técnicas e condicionantes bem diferentes dos desafios que se tem hoje no Brasil. Sem dúvida, esse processo é muito mais complexo do que projetar e construir uma nova barragem, requerendo abordagens não convencionais e não usuais na indústria local, como, por exemplo, a aplicação massiva dos conceitos da MSEC.

Ainda no Brasil, se verifica um movimento vigoroso para desuso de barragens para disposição de rejeitos (inclusive as convencionais, em solo compactado) e adoção de soluções com rejeitos “secos” e empilhados. De fato, empilhamentos de rejeitos não saturados têm “potencial de dano associado”muito menor quando comparados com a disposição hidráulica em contenções de rejeitos saturados. Porém, é importante frisar que o Brasil é um país tropical, com regime de chuvas bastante rigoroso em algumas regiões, podendo ultrapassar facilmente os 1.800 mm de chuva anual. Além disso, tratase de um país com topografia montanhosa em grande parte das localidades onde há mineração. Tais características (clima e topografia) podem ser importantes condicionantes na aplicação de soluções de empilhamento de rejeitos “secos” (não saturados) e irão requerer enorme esforço de Engenharia e operação das empresas.

Por fim, dentre as principais tendências para o setor como um todo, pode-se destacar o maior escrutínio das partes interessadas sobre o tema segurança de barragens e disposição de rejeitos, e a maior necessidade das empresas em trabalhar a comunicação e divulgação de informações sobre tais assuntos em todos os níveis. Importante ter cuidado com o risco regulatório. Muitas legislações vêm sendo criadas e modificadas, novos guias e critérios sendo estabelecidos em todo o mundo. A quantidade de superposições de exigências, muitas vezes, sem um embasamento técnico adequado, pode ter efeito reverso e não atingir todos os objetivos esperados. É fundamental uma discussão e participação efetiva das comunidades técnicas ao redor do mundo.

Outra frente importante será a aplicação de tecnologias emergentes, tanto para o monitoramento e investigação das estruturas, quanto para gestão de riscos e redução na quantidade de rejeitos a serem gerados e dispostos. Nessa linha, a pesquisa em coprodutos para incentivar a economia circular e gerar produtos a partir dos rejeitos tem grande perspectiva de ocupar um espaço importante na agenda das empresas mineradoras.

Ainda na linha de tendências, o que já se observa é a adoção de projetos mais robustos (e olhando todo o ciclo de vida, inclusive fechamento), com critérios de projetos mais conservadores e a adoção de abordagens do tipo baseada em Risco e Performance, e não mais apenas em metodologias prescritivas e baseadas exclusivamente em fator de segurança. A adoção de sistemas de gestão e abordagens do tipo “riscoinformado”, com o tema barragens e rejeitos de mineração passando a ser tratado no mais alto nível das organizações, como um tema estratégico e um risco de negócio crítico, devem estar na tendência para os próximos anos. Sistemas de gestão robustos, análises de risco com estabelecimento de controles críticos para os principais modos de falha, com implementação de barreiras mensuráveis para o controle de riscos geotécnicos na mineração deverão ocupar um grande espaço na indústria como um todo.

Como comentado anteriormente, é fato que as recentes falhas de grandes barragens em regiões tecnicamente avançadas do mundo, operadas por organizações de mineração maduras e projetadas por engenheiros consultores reconhecidos, criaram uma crise em termos de perda de confiança associada ao projeto, construção, operação e fechamento das instalações de armazenamento de rejeitos.

É urgente uma nova indústria, com protagonismo, personalidade e eficiência para lidar com todos os desafios que se apresentam. Exercitar a escuta ativa de todas as partes interessadas de forma genuína e humilde, aprendendo com os erros, também tem que ser uma meta. É necessário formar mão de obra especializada na quantidade suficiente para lidar com a grande demanda de serviços complexos, bem como trabalhar de forma unida, integrada entre todos os atores (sociedade, reguladores, técnicos, entidades de classe, sociedades técnicas etc). Tais movimentos serão essenciais para garantir o sucesso da indústria e a passagem pela crise. Já foi mostrado que há uma grande escola de Engenharia Geotécnica no Brasil. Ela precisa ser reativada neste momento, trazendo junto nesse movimento as universidades, a indústria, as empresas de projeto/consultoria, os órgãos de controle e os especialistas para superar todos esses desafios e atravessar essa crise de reputação e credibilidade que foi instaurada com as grandes tragédias recentes envolvendo as barragens de rejeitos no mundo.

Fonte: Revista Brasileira de Engenharia de Barragens - Comitê Brasileiro de Barragens / Ano VIII N° 12 JUNHO 2022

Rafael Bittar

Engenheiro Civil e Geotécnico formado pela Escola deMinas da UFOP. Possui mais de 15 anos de experiência na área de Geotecnia aplicada à Mineração, com MBA em Gestão pela FGV e Fundação Dom Cabral. Em sua carreira, com experiências no Brasil e no exterior, atuou em diversas posições, desde operação, projeto, consultoria, auditoria de barragens e, mais recentemente, como executivo ligado à Gestão de Rejeitos de Mineração. Atualmente, é Diretor de Geotecnia da Vale, atuando na área normativa como Especialista da empresa de maneira global.