Victor Correia*
postado em 16/10/2017 06:00
Há uma empreitada em curso no mundo: substituir ao máximo combustíveis fósseis por fontes de energia limpa, como a eólica e a solar. Seguem esse movimento os projetos de criação de carros elétricos. Modelos como os produzidos pela Tesla se tornam mais populares pelo desempenho cada vez mais próximo ao de carros convencionais. O problema é que as tecnologias elétricas são dependentes de baterias. E com o aumento estimado no uso delas, haverá também maior demanda por materiais essenciais para a produção desses dispositivos que armazenam energia, como lítio, cobalto e manganês.
Pesquisadores de três universidades dos Estados Unidos investigaram se a produção de minerais utilizados em um dos tipos mais comuns de bateria, a de íons de lítio, pode suprir a demanda futura. Eles usaram dados públicos para traçar em quais países a produção dos minérios está concentrada, a quantidade produzida e as dificuldades ligadas ao processo de extração e refinamento. O trabalho foi divulgado, neste mês, na revista Joule.
Os resultados mostraram que, para a maioria dos materiais, a produção será capaz de atender à expansão das tecnologias a curto prazo. Mas existem riscos, como a concentração de minérios em poucos países, alguns politicamente instáveis, e problemas nas formas de extração. Para evitar entraves, os pesquisadores sugerem o investimento em baterias que não dependam tanto de minérios raros.
;Nós estimamos a demanda por baterias de íons de lítio em várias aplicações, como carros e celulares, para chegar a uma demanda global dos metais envolvidos. Combinamos isso com a produção atual desses metais e o potencial aumento, e levamos em conta como diferentes setores minerais podem reagir;, resume Gerbrang Ceder, da Universidade da Califórnia, Berkeley, e um dos autores do estudo.
As baterias de íons de lítio são muito usadas em eletrônicos como computadores, tablets e celulares. Também são cada vez mais atraentes para os carros elétricos pelo baixo peso, pela durabilidade e por armazenar grandes quantidades de energia. Esse tipo de dispositivo tem em sua composição um ânodo, geralmente feito de grafite; um cátodo com óxidos de lítio, cobalto, níquel e/ou manganês; e um eletrólito líquido que transporta a carga elétrica, feito de lítio e outros íons.
Instabilidades
Para estabelecer a demanda por esses minérios, os pesquisadores consideraram a utilização de baterias em tecnologias móveis, como celulares, em carros elétricos e para o armazenamento de energia em usinas. O estudo cruzou esses dados com a produção mundial dos minérios, em quais países ela ocorre e projeções até 2025, consideradas de curto prazo. Segundo Gerbrang Ceder, lítio, níquel e cobalto são os elementos mais importantes. ;O lítio pode sofrer algumas altas de preço eventuais devido a aumentos na demanda, mas acreditamos que a indústria poderá responder a isso. Portanto, não deve haver problemas para esse material;, afirma o pesquisador.
As perspectivas para o cobalto são diferentes. ;Ele tem maior probabilidade de ser um problema. Os melhores cátodos possuem cobalto, e a produção atual é limitada;, diz Gerbrang Ceder. Ela ocorre como um subproduto da extração de metais como o níquel e o cobre. Portanto, a indústria pode não ser capaz de reagir tão facilmente ao aumento da demanda, diz o pesquisador. ;Além disso, a mineração de cobalto está fortemente concentrada na República Democrática do Congo, o que traz um outro nível de problemas.; Assolado por episódios de violência e guerras civis, o país concentra metade da produção do metal.
Outro material densamente concentrado é a grafita, com mais de 65% da produção na China. Segundo o artigo, essa concentração de produtores torna a oferta mais suscetível às políticas públicas e às crises internas, facilitando flutuações do mercado. Os resultados apresentados no estudo tratam dos próximos oito anos e, segundo o autor, as condições podem despertar maior preocupação a médio e longo prazos, principalmente quanto ao uso do cobalto. ;Se não houver substitutos para cátodos que contêm cobalto, o material pode se tornar difícil caso os carros se tornem 100% elétricos;, prevê.
* Estagiário sob a supervisão da subeditora Carmen Souza
Para saber mais
À base de sal
Existem muitos pesquisadores trabalhando em alternativas para as baterias comuns. Um exemplo recente é um dispositivo desenvolvido pela Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, que tem o sódio como base. A tecnologia, detalhada, neste mês, na revista Nature Energy, promete armazenar tanta energia quanto as melhores baterias de íons de lítio atuais, além de ser mais barata.
;Nada pode superar o lítio em questão de performance. Mas o lítio é tão raro e caro que nós precisamos desenvolver baterias de alta performance e baixo custo baseadas em elementos mais abundantes, como o sódio;, ressalta, em comunicado, o engenheiro químico Zhenan Bao, um dos autores do estudo.
A substância, presente em grande quantidade nas casas, é utilizada na bateria em conjunto com o mio-inositol. Apesar de não ter um nome tão reconhecível como o sódio, o elemento também é encontrado em muitas despensas. Faz parte de fórmulas para a alimentação infantil e é derivado do processamento industrial do arroz e do milho.
Os materiais são responsáveis por cerca de um quarto do preço de uma bateria. Só o lítio custa US$ 15.000 por tonelada para sua extração e seu refinamento. Por isso, a equipe escolheu o sódio, que custa apenas US$ 150 por tonelada. Segundo os pesquisadores, a bateria de sódio poderá ser uma alternativa viável, mas o projeto precisa passar por alguns ajustes estruturais, como mudanças no ânodo do dispositivo.
"Se não houver substitutos para cátodos que contêm cobalto, o material pode se tornar difícil caso os carros se tornem 100% elétricos"
Gerbrang Ceder, pesquisador da Universidade da Califórnia, Berkeley, e um dos autores
do estudo