A tecnologia atual da bateria de íon de lítio provavelmente não será capaz de lidar com a enorme demanda de energia das próximas décadas. Estima-se que em 2050, a eletricidade representará 50% da matriz energética mundial. Hoje, essa taxa é de 18%. Mas a capacidade instalada de produção de energia renovável deve quadruplicar. Isso exigirá baterias mais eficientes, mais barato e amigo do ambiente.

Uma das alternativas que está sendo estudada hoje em muitas partes do mundo é a bateria de lítio-ar. Alguns dos esforços brasileiros na busca por esse dispositivo foram apresentados no segundo dia da FAPESP Week London, realizada de 11 a 12 de fevereiro, 2019.

“Hoje se fala muito em carros elétricos. Alguns países europeus também estão pensando em proibir os motores de combustão. Além disso, fontes renováveis ​​como a energia solar precisam de baterias para armazenar o que é gerado durante o dia pela radiação solar, "disse Rubens Maciel Filho, professor da Escola de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).

A bateria de lítio-ar, atualmente funcionando apenas em escala de laboratório, usa oxigênio ambiente como reagente. A bateria armazena energia adicional por meio de uma reação eletroquímica que resulta na formação de óxido de lítio.

“É uma forma sustentável de armazenar energia elétrica. Com os avanços, ele pode suportar vários ciclos de descarga / carga. Possui grande potencial para uso em transporte, em veículos leves e pesados. Também pode funcionar em redes de distribuição de energia elétrica, "disse a pesquisadora.

Mas transformar experimentos em produtos comercialmente viáveis ​​envolve a compreensão dos fundamentos das reações eletroquímicas que ocorrem no processo.

“Também requer o desenvolvimento de novos materiais que nos permitam potencializar as reações desejáveis ​​e minimizar ou evitar as indesejáveis, "disse Maciel, diretor do Centro de Inovação de Novas Energias (CINE). Com unidades na UNICAMP, Instituto de Pesquisas de Energia Nuclear (IPEN) e Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), o centro conta com o apoio da FAPESP e da Shell no âmbito do Programa de Centros de Pesquisa em Engenharia (ERC).

Ele passou a explicar que alguns dos fenômenos precisam ser observados no operando, ou em outras palavras, em tempo real. “A ideia é acompanhar as reações que ocorrem nos experimentos dinâmicos e as diferentes espécies químicas que se formam, mesmo que temporariamente.

De outra forma, algumas das etapas do processo são perdidas e a bateria se torna ineficiente em termos de tempo de carga e duração da carga. "

Para realizar essas medições, os pesquisadores utilizam o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) do Centro Brasileiro de Pesquisas em Energia e Materiais em Luz (CNPEM), localizada em Campinas.

Outro projeto apresentado durante a sessão envolveu baterias de enxofre de ar. Apesar de não ser tão eficiente, eles são baratos e armazenam energia por muitas horas. “Eles podem armazenar energia por até 24 horas a um custo baixíssimo. Seus principais ingredientes são o enxofre e a soda cáustica e são extremamente baratos. Por isso estamos investindo neles, "disse Nigel Brandon, professor do Imperial College.

Por causa dessas características, As baterias de enxofre podem ser usadas em residências ou empresas. Brandon acredita, Contudo, que seu maior potencial está em estações de carregamento para carros elétricos, que se tornará muito mais comum devido ao objetivo europeu de reduzir as emissões de carbono em 80% até 2050.

“É importante ressaltar o fato de que os diferentes projetos de baterias não competem entre si, mas se complementam, "disse Geoff Rodgers da Brunel University London, facilitador da sessão.

Sol, hidrogênio e biocombustíveis

Baterias mais eficientes são particularmente importantes em um cenário em que se espera que o uso de energia solar aumente. A radiação solar de pico durante o dia exigirá a necessidade de armazenamento eficiente de energia para que possa ser utilizada à noite.

Maciel também falou sobre um projeto no CINE para desenvolver células fotovoltaicas mais eficientes que possam ser usadas no futuro para converter energia solar em eletricidade, bem como para obter produtos químicos. ou mesmo hidrogênio da hidrólise da água.

O hidrogênio líquido é um combustível muito eficiente, mas sua produção acarreta altos custos de energia. É uma das opções que está sendo cogitada no Reino Unido, já que os biocombustíveis não são tão viáveis ​​quanto no Brasil.

"Estamos procurando novas enzimas bacterianas para a oxidação da lignina, um polímero aromático que constitui mais de 25% das paredes das células vegetais e faz parte do resíduo da produção de biocombustível. O objetivo é desenvolver novos produtos, como biocombustíveis, novos plásticos e produtos químicos para a indústria, "disse Timothy Bugg, da Universidade de Warwick.