Bateria de... algodão? As alternativas ao lítio e outros minérios desenvolvidas por cientistas e empresas:tv leão novibet

E ele não está brincando. "A temperatura é um segredo e a atmosfera é um segredo. A pressão é um segredo", prossegue ele, cauteloso.

Okina conta que é preciso atingir alta temperatura – maistv leão novibet3.000 °C. E que 1 kgtv leão novibetalgodão gera 200 gtv leão novibetcarbono. Como cada célulatv leão novibetbateria precisatv leão novibetapenas 2 g, o lotetv leão novibetalgodão comprado pela empresatv leão novibet2017 segue sendo usado até hoje, segundo ele.

As baterias são formadas por três componentes básicos: dois eletrodos e um eletrólito entre eles.

Um dos eletrodos passa a ter carga positiva e é conhecido como cátodo, enquanto o eletrodo com carga negativa é chamadotv leão novibetânodo.

Durante o uso, partículas carregadas chamadas íons fluem do ânodo para o cátodo através do eletrólito. Este fluxo permite o movimento dos elétrons ao longo dos fios do circuito elétrico conectado à bateria.

Nas baterias desenvolvidas pela PJP Eye,tv leão novibetconjunto com pesquisadores da Universidade Kyushutv leão novibetFukuoka, no Japão, o carbono é empregado para formar o ânodo – um dos dois eletrodos entre os quais fluem os íons, que são as partículas carregadas das baterias.

Os íons se movemtv leão novibetuma direção quando a bateria está sendo carregada e na direção oposta ao fornecer energia para um aparelho.

A maioria das baterias usa grafite como ânodo, mas a PJP Eye defende quetv leão novibetabordagem é mais sustentável, já que ela pode produzir ânodos utilizando resíduostv leão novibetalgodão da indústria têxtil.

Com a imensa demanda por baterias prevista para os próximos anos, impulsionada pelo aumento dos veículos elétricos e pelos grandes sistemastv leão novibetarmazenamentotv leão novibetenergia, pesquisadores e empresas vêm desenvolvendo freneticamente possíveis alternativas para as bateriastv leão novibetgrafite e íonstv leão novibetlítio, tão comuns hojetv leão novibetdia.

Como a PJP Eye, eles defendem que poderíamos utilizar materiais muito mais sustentáveis e facilmente disponíveis para a produçãotv leão novibetbaterias.

Prejuízo ambiental

A mineraçãotv leão novibetlítio pode causar impactos consideráveis ao meio ambiente. A extração do metal exige grandes quantidadestv leão novibetágua e energia e o processo pode deixar imensas cicatrizes no terreno.

O lítio recuperado costuma ser transportado do localtv leão novibetmineração por longas distâncias, até ser refinadotv leão novibetpaíses como a China. E o grafite também é extraído da natureza ou produzido a partirtv leão novibetcombustíveis fósseis, ambos com impactos ambientais negativos.

"É muito fácil imaginar qual pode chegar a ser o tamanho da pegadatv leão novibetcarbono à medida que o material das baterias passa pela extração e transporte", segundo Sam Wilkinson, analista da empresa fornecedoratv leão novibetinformações e análisetv leão novibetmercados S&P Global Commodity Insights.

Outro exemplo é o cobalto, empregadotv leão novibetmuitas bateriastv leão novibetíonstv leão novibetlítio. O metal é extraído predominantemente na República Democrática do Congo – e existem relatostv leão novibetperigosas condiçõestv leão novibettrabalho naquele país.

Da água do mar até os biorresíduos e pigmentos naturais, existe uma longa listatv leão novibetpossíveis alternativas naturais, disponíveis muito mais facilmente. O difícil é comprovar que qualquer uma delas pode competirtv leão novibetforma realista com as baterias existentes no mercado, aparentemente tão indispensáveis no nosso mundo repletotv leão novibetaparelhos.

A PJP Eye também propõe a possibilidadetv leão novibetmelhorar o desempenho das baterias e torná-las mais verdes.

"A superfície do nosso carbono é maior que a do grafite", segundo Okina. Ele descreve como a química do ânodo datv leão novibetbateriatv leão novibetcarbono único da marca Cambrian permite que ela seja carregada com rapidez até 10 vezes maior que as bateriastv leão novibetíonstv leão novibetlítio existentes.

O cátodo da bateria é feitotv leão novibetum óxidotv leão novibet"metal básico". Okina não conta exatamente qual é esse metal, mas eles incluem cobre, chumbo, níquel e zinco, que podem ser obtidos mais facilmente e são menos reativos do que metais alcalinos como o lítio.

A empresa afirma que está desenvolvendo uma bateriatv leão novibeteletrodostv leão novibetcarbono duplo, com os dois eletrodos feitostv leão novibetcarbonotv leão novibetorigem vegetal. A tecnologia é baseadatv leão novibetpesquisas realizadas por pesquisadores da Universidade Kyushu, mas a bateria não deve estar disponível antestv leão novibet2025.

Poder carregar uma bateria rapidamente não faz muita diferença para uma máquinatv leão novibetautoatendimento bancário, mas é importante para veículos elétricos, quando você deseja abastecer para seguir viagem.

Okina menciona que a empresa chinesa Goccia,tv leão novibetparceria com a japonesa Hitachi, desenvolveu uma bicicleta elétrica alimentada pela bateria da PJP Eye, que será colocada à venda no Japão. Okina afirma que a velocidade máxima da bicicleta étv leão novibet50 km/h e você pode percorrer uma distânciatv leão novibet70 km com uma única carga.

Mas ela ainda está distante da única bateria que usa carbono provenientetv leão novibetbiorresíduos. Stora Enso, na Finlândia, desenvolveu um ânodotv leão novibetbateria que usa carbonotv leão novibetlignina, um polímero aglutinante encontradotv leão novibetárvores.

O algodão também pode ser usado no lugar do eletrólito que possibilita o fluxotv leão novibetíons entre o cátodo e o ânodo, potencialmente criando bateriastv leão novibetestado sólido mais estáveis que as existentes hojetv leão novibetdia, segundo alguns pesquisadores.

Mas há quem vislumbre fontestv leão novibetenergia maiores e potencialmente inexauríveis na natureza.

Os vastos oceanos do planeta representam um depósito "praticamente ilimitado"tv leão novibetmaterial para baterias, segundo Stefano Passerini, vice-diretor do Instituto Helmholtztv leão novibetUlm, na Alemanha.

Ele e seus colegas descreveram o designtv leão novibetuma bateria que transfere íonstv leão novibetsódio da água do mar, para construir um depósito do metal sódio,tv leão novibetum documento publicadotv leão novibetmaiotv leão novibet2022. Para isso, a equipe projetou um eletrólitotv leão novibetpolímero especial, através do qual podem passar os íonstv leão novibetsódio.

Aqui, a água do mar age como cátodo, ou o eletrodo com carga positiva. Mas não existe ânodo, pois o sódio não recebe carga negativa. Ele apenas se acumulatv leão novibetforma neutra.

Passerini afirma que podem ser utilizados excedentestv leão novibetenergia solar ou eólica para acumular o sódio, que pode permanecer ali até que seja necessário.

"Quando você precisar da energia, pode reverter o processo e gerar eletricidade", explica ele, descrevendo como o metal seria simplesmente devolvido para o oceano.

Mas existem dificuldades neste processo. Resumidamente, o sódio,tv leão novibetforma muito similar ao lítio, reage energeticamente quando entratv leão novibetcontato com a água. Nas palavrastv leão novibetPasserini, "você tem uma explosão".

Por isso, é fundamental garantir que não haja vazamentotv leão novibetágua do mar para o depósitotv leão novibetsódio, para evitar que ocorra o desastre.

Essa possibilidade levou outros pesquisadores a buscar um material encontrado naturalmente nos nossos ossos e dentes, entre muitas outras fontes, como alternativa mais segura para os cátodos: o cálcio.

Ele pode, por exemplo, ser combinado com silício, o que ajudaria no transporte dos íonstv leão novibetcálcio para futuras baterias.

A listatv leão novibetmateriais que podem impulsionar baterias no futuro está ficando cada vez mais estranha.

George John, da Universidade da Cidadetv leão novibetNova York, nos Estados Unidos, e seus colegas pesquisam há muito tempo o potencialtv leão novibetpigmentos biológicos chamados quinonas, encontradostv leão novibetplantas e outros organismos, para uso como eletrodostv leão novibetbaterias.

Eles chegaram a atingir resultados promissores com uma molécula derivadatv leão novibethena – a tintura usadatv leão novibettatuagens, derivada da árvore da hena, Lawsonia inermis.

"Este é o nosso sonho", afirma John. "Queremos fazer uma bateria sustentável."

Segundo ele, um dos obstáculos é a forte solubilidade da moléculatv leão novibethena natural. Quando usada como cátodo, ela se dissolve gradualmentetv leão novibetum eletrólito líquido.

Mas, combinando-se quatro moléculastv leão novibethena e acrescentando-se lítio, John explica que elas são capazestv leão novibetproduzir um material reciclável com estruturatv leão novibetcristal, muito mais resistente.

"À medida que a cristalinidade aumenta, a solubilidade é reduzida", explica ele.

John acrescenta que os designstv leão novibetbateria desenvolvidos por ele e seus colegas podem não ter capacidade suficiente para alimentar veículos elétricos, mas, um dia, poderão ser usadostv leão novibetpequenos aparelhos vestíveis – talvez medidores dos níveistv leão novibetaçúcar no sanguetv leão novibetpessoas diabéticas ou outros indicadores, por exemplo.

Outros pesquisadores estudam o usotv leão novibetmateriais diferentes, como resíduostv leão novibetmilho e cascastv leão novibetsementestv leão novibetmelão, para gerar novos tipostv leão novibeteletrodostv leão novibetbaterias. Mas o desafio pode sertv leão novibetproduçãotv leão novibetescala,tv leão novibetforma a atender à demanda cada vez maior da indústria.

Aliás, o desafio permanente para qualquer materialtv leão novibetbateria alternativo é sempre atender ao extraordinário aumento esperado da demanda.

Se continuarmos usando a tecnologiatv leão novibetbateriastv leão novibetlítio e grafitetv leão novibethojetv leão novibetdia, o mundo irá precisartv leão novibetcercatv leão novibetdois milhõestv leão novibettoneladas anuaistv leão novibetgrafite até 2030, para satisfazer a crescente indústriatv leão novibetbaterias, segundo estima o analista Max Reid, da consultoria Wood Mackenzie.

Atualmente, o consumo anual étv leão novibet700 mil toneladas.

"A demanda irá triplicar, na verdade", afirma ele. É por isso,tv leão novibetparte, que as alternativas ao grafite precisam atender esse alto nível. "Atingir essa escala será incrivelmente difícil para qualquer material novo."

Alterar os processostv leão novibetfabricação, eliminando o usotv leão novibetgrafite, seria muito caro e, possivelmente, um grande risco comercial, segundo a engenheira e cientistatv leão novibetbaterias Jill Pestana, da Califórnia (EUA), que trabalha atualmente como consultora independente.

Ela é cética sobre o usotv leão novibetbiorresíduos para ânodostv leão novibetcarbono, pois as fontes desses resíduos nem sempre podem ser muito ecológicas. É o casotv leão novibetuma plantaçãotv leão novibetárvores com má gestão da biodiversidade, por exemplo.

Por outro lado,tv leão novibetmercados com consumidores aparentemente preocupados com a sustentabilidade dos produtos adquiridos, materiaistv leão novibetbaterias alternativos, provenientestv leão novibetfontes adequadas, podem ter maiores chances – sejam as baterias feitastv leão novibetcarbono derivadotv leão novibetbiorresíduos outv leão novibetqualquer outra substância potencialmente mais sustentável.

"O público pode desempenhar um papel importante, realmente impulsionando esses esforços", indica Pestana.

Leia a versão original desta reportagem (em inglês) no site BBC Future.