Baterias de água, sal ou cânhamo: 3 alternativas ao reinado do lítio

As baterias recarregáveis são garantidas no dia a dia – basta olhar ao seu redor que provavelmente encontra umas tantas. De telemóveis a laptops, passando por câmaras de alta tecnologia, todas as baterias têm uma coisa em comum – são todas feitas de lítio. As baterias de íons de lítio (Li-ion) conquistaram o mundo nos últimos anos – são a opção de armazenamento de bateria mais popular atualmente, controlando mais de 90% do mercado global. Armazenam energia de forma eficiente – e por um longo período de tempo.

O seu uso mais notável, hoje em dia, e também um dos seus maiores desafios, encontra-se nos veículos elétricos. Na última década, um aumento na produção de baterias de íons de lítio levou a um declínio de 85% nos preços – tornando os carros elétricos comercialmente viáveis ​​pela primeira vez na história. As baterias abrem caminho para um futuro sem dependência de combustíveis fósseis, o que é crucial se quisermos desacelerar as mudanças climáticas.

No entanto, o lítio não é o elemento químico mais ecológico que pode ser usado. Na América do Sul, enormes reservas de lítio têm causados conflitos devastadores relacionados com a água entre a população local – são necessários 2,2 milhões de litros de água para produzir uma tonelada de lítio. A sua extração também prejudica o solo e pode causar contaminação do ar.

As baterias Li-on podem ser recicladas, o que é certamente uma vantagem, pois significa que podem ser usadas repetidamente em vez de exclusivamente recorrer à mineração. Mas os progressos na reciclagem de baterias nos últimos anos têm sido poucos e, por isso, se queremos continuar a confiar em baterias de lítio, então são necessárias melhorias. Um estudo recente apontou a evidência: “A reutilização e a reciclagem de LIBs não é mais uma opção, mas uma necessidade inevitável para os fabricantes de baterias, especialmente baterias de veículos elétricos.”

Há, no entanto, procura por um substituto. O que pode ser usado em vez do lítio nas baterias?

Sal

O sal, ou sódio, é um primo químico próximo do lítio. Embora seja um elemento muito semelhante, não tem o mesmo impacto ambiental, o que significa que pode ser uma opção viável para substituí-lo. A solução passa por baterias de íons de sódio. A tecnologia de íons de sódio não consome recursos escassos – e a sua produção não requer sais de lítio raros – o sal de mesa simples é suficiente.

No entanto, o sódio é três vezes mais pesado do que o lítio, o que significa que as baterias de íons de sódio também são mais pesadas. As baterias de sódio também podem ser menos potentes porque têm uma voltagem de célula mais baixa.

Água do mar

Uma equipa do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha, desenvolveu um protótipo de bateria baseado em água do mar, que já despertou interesse de investidores na Coreia do Sul, segundo referiu o cientista líder do projeto, Stefano Passerini. Os oceanos contêm cerca de 180 mil milhões de toneladas de lítio. Mas está diluído, então os cientistas procuram criar vários filtros para tentar extrair seletivamente a água do mar do lítio.

Ferro

O ferro talvez possa ser um forte substituto do lítio. Acredita-se que o elemento químico tenha melhor ‘potencial redox’, que é o jargão científico para “potencial de redução” (ou seja, não vai perder a sua eficiência tão rapidamente). Uma empresa de energia limpa em Oregon, nos Estados Unidos, está a fazer um compra recorde de baterias que dependem da “química do fluxo de ferro”. Aparentemente, podem armazenar energia renovável por mais tempo e podem “ajudar a superar alguns dos problemas de confiabilidade que causaram apagões na Califórnia e preços recordes de energia na Europa”. A única limitação das baterias de fluxo de ferro é que elas são muito maiores do que as baterias de lítio. Isso significa que não poderiam ser usadas ​​em smartphones ou laptops ou mesmo em veículos elétricos, mas poderiam funcionar bem como uma opção prática para armazenamento em rede.

Silício

Muitos cientistas defendem o silício como um ingrediente crucial que pode transformar as baterias. Não substituiria o lítio mas seria adicionado às baterias de lítio – o que significa que seriam mais baratas e mais eficazes a longo prazo. Atualmente, as baterias de íons de lítio usam grafite como um componente-chave. O grafite consiste em várias camadas de carbono empilhadas. Numa bateria tradicional de íons de lítio, os íons de lítio podem deslizar por esses espaços vazios entre as camadas, resultando em perda. Substituir grafite por silício pode levar a baterias mais leves e seguras. “O silício como ânodo numa bateria de íons de lítio representa o ‘Santo Graal’ para os investigadores neste campo”, segundo o especialista Apparao M. Rao, diretor do Clemson Nanomaterias Institute na Carolina do Sul, nos Estados Unidos.

Magnésio

O magnésio está a ser pesquisado como um componente potencialmente poderoso em futuras baterias. É um elemento que pode carregar uma carga significativa de +2, que é mais do que o lítio e o sódio. As baterias feitas de magnésio metálico podem ter maior densidade de energia, maior estabilidade e menor custo do que as células de íon de lítio, segundo apontou os cientistas. O magnésio também tem outra vantagem – cada átomo de magnésio liberta dois elétrons durante a fase de descarga da bateria, em comparação com um elétron para o lítio. Isso dá-lhe o potencial de fornecer quase o dobro de energia elétrica.

Cânhamo

A planta e a fibra sustentável usada em roupas, materiais de construção, alimentos e até peças de automóveis podem-se tornar um componente-chave de baterias de veículos elétricos mais baratas, seguras e menos prejudiciais ao meio ambiente. A startup Bemp Research Corp, sediada no Texas, desenvolveu uma alternativa de bateria – a Bemp está a tentar ganhar investimentos para desenvolver e comercializar o seu B4C-cânhamo – abreviação de ‘Carbeto de Boro feito de cânhamo’, na forma de tecnologia de bateria de lítio-enxofre. A empresa diz que as aplicações comerciais do cânhamo superariam os desafios das baterias de íons de lítio em termos de custo, peso, escalabilidade, desempenho e reciclabilidade.