Y. Shirley Meng, professor of molecular engineering, University of Chicago’s Pritzker School of Molecular EngineeringA tecnologia de baterias é cada vez mais vista como a chave para a transição de energia. À medida que a sociedade procura acabar com a dependência de combustíveis fósseis, as baterias fornecem a alternativa mais viável – para tudo, desde a descarbonização de transporte e processos industriais até o fornecimento de soluções de backup e armazenamento na geração de energia renovável.

Embora a tecnologia de bateria nunca tenha sido tão intensa, ela também está passando por algumas dificuldades iniciais consideráveis.

"Os maiores desafios são causados por duas grandes carências: a falta de matérias-primas resultando em problemas na cadeia de fornecimento e a escassez de talentos", diz a professora Y. Shirley Meng, acrescentando que, mesmo há apenas alguns anos, ninguém poderia prever a rapidez com que a indústria de baterias cresceria.

"A Covid tem sido um grande alerta, lembrando-nos de que precisamos de uma cadeia de fornecimento mais robusta", continua ela. "Antes da pandemia, dependíamos muito da Ásia para o fornecimento de baterias. Agora, as empresas ocidentais estão se esforçando para descobrir onde construir fábricas e como assegurar o fornecimento de material."

O acesso às energias renováveis é a chave para o sucesso

No entanto, como Meng aponta, uma bateria é tão sustentável quanto a rede que a alimenta.

Para que a tecnologia da bateria seja sustentável, ela precisa estar onde estão os elétrons verdes.

"Para que a tecnologia da bateria seja sustentável, ela precisa estar onde estão os elétrons verdes", diz ela. "Se você carregar seu carro em uma rede que não inclui muita energia renovável, a bateria em si não está contribuindo para reduzir a pegada de carbono do planeta."

Com o aumento da demanda por baterias, Meng enfatiza a importância de construir fábricas no lugar certo e expandir o acesso à energia renovável.

"A produção de baterias precisa acontecer em lugares onde a eletrificação e as energias renováveis estejam prontamente disponíveis", diz ela.

Essa necessidade se estende a processos-chave industriais como o aquecimento, que poderia ser tornado significativamente mais eficiente e sustentável com o uso de soluções de aquecimento elétrico.

Aquecimento elétrico para maior eficiência

"Isso é especialmente relevante na produção catódica, onde temperaturas extremamente altas são necessárias para aquecer os precursores para produzir os materiais catódicos", explica Meng. "A utilização de métodos de aquecimento ineficientes resultará em mais emissões durante o processo de fabricação."

Outra questão é a falta das matérias-primas cruciais necessárias para fabricar baterias, tais como níquel, cobalto e cobre. Uma solução é procurar maneiras de modernizar e aumentar a eficiência nas empresas de mineração e refinarias de lítio, enquanto outra é explorar alternativas às baterias íons de lítio.

Tecnologias de bateria de última geração

Várias alternativas para baterias de última geração estão sendo estudadas atualmente. De acordo com Meng, três das mais promissoras incluem baterias de lítio-metal, de estado sólido e de íons de sódio.

"As baterias de lítio-metal têm o potencial de aumentar a densidade de energia e, portanto, poderiam desbloquear aplicações como carros voadores", diz ela. "As baterias de estado sólido são significativamente mais seguras, mas também muito mais caras para produzir. A tecnologia de bateria de íons de sódio ainda está na infância, mas pode ser muito promissora porque o sódio está tão prontamente disponível."

As baterias devem ser projetadas para reciclagem

Outra maneira de reduzir a pressão na cadeia de fornecimento existente é encontrar meios mais eficientes de reciclagem das baterias de íons de lítio.

"No momento, apenas cerca de 20% das baterias de íons de lítio são recicladas e, portanto, temos que começar a pensar em como podemos reutilizar os elementos", diz Meng. “Este é um produto que deve ser projetado para reciclagem desde o início. Precisamos de baterias circulando no planeta para sempre – não sendo despejadas em aterros sanitários."

Cem vezes mais capacidade

Olhando para o futuro, Meng enfatiza a importância de desenvolver o que ela chama de uma indústria de baterias saudáveis.

"Para impulsionar a transição energética para o mundo, precisamos de algumas centenas de terawatt/hora, o que é pelo menos cem vezes mais capacidade do que temos hoje", diz ela, acrescentando que esta capacidade de alguma forma precisa crescer sem esgotar nossos recursos naturais ou sacrificar o planeta.

"Precisamos pensar em como fazer a mineração, onde fazer e como fazer a reciclagem", diz Meng. "Isso exigirá planejamento e consideração cuidadosa da distribuição dos elementos. Adoraria ver novos produtores de baterias se posicionando em lugares com pronto acesso a recursos renováveis e analisando as alternativas potenciais ao lítio para o futuro."