A transição para a energia limpa funciona com baterias – e essas baterias são frequentemente feitas de maneiras não tão limpas, com sede nos EUA.
A maioria das baterias de hoje são baterias de íons de lítio. Elas são usadas em veículos elétricos, centros de dados e redes de energia estacionárias para painéis solares e turbinas eólicas, bem como em itens do dia a dia, como telefones, laptops e scooters elétricos.
O lítio requer quantidades massivas de água para extrair e refinar – cerca de 2 milhões de litros de água por tonelada métrica de lítio, de acordo com o Institute for Energy Research.
Por exemplo, no Chile, o segundo maior produtor mundial de lítio, a indústria usa um processo de mineração de salmoura, que desvia água doce já escassa das comunidades indígenas locais e está causando sérios danos aos ecossistemas de zonas úmidas frágeis próximas.
Além disso, as baterias de íons de lítio exigem metais pesados como cobalto, níquel, manganês e cobre em seus cátodos, que retiram os íons do ânodo quando a bateria está descarregando.
A maioria das reservas mundiais de cobalto está localizada na República Democrática do Congo, onde as minas de lítio rotineiramente exploram trabalhadores, contaminam fontes de água e liberam poeira e partículas tóxicas no ar.
Além das considerações éticas, a geopolítica apresenta seus próprios desafios. A China domina o mercado, com 68% da capacidade global de refino de cobalto, 72% da capacidade de refino de lítio e 83% da capacidade de fabricação de íons de lítio.
Essas armadilhas levaram cientistas e empresas a procurar fontes alternativas de energia para baterias.
Mas existe um material barato, abundante e prontamente disponível que está liderando a corrida para substituir o lítio como o principal ingrediente das baterias.
Sal.
Mineração de sal no Lago Sambhar, Rajastão, Índia. Foto via envato
Entre o sódio
Jean-Marie Tarascon, professor de física e química do estado sólido no Collège de France, acredita na superioridade do sódio há pelo menos 15 anos.
Como fundador e diretor da rede de pesquisa RS2E, ele liderou uma equipe que desenvolveu uma bateria de íons de sódio no Collège e na Universidade de Picardie Jules Verne – apropriadamente, considerando que Verne imaginou pela primeira vez uma bateria de sal fictícia em seu livro, Vinte Mil Léguas Submarinas, com sede nos EUA.
“O principal motivador no meu caso foi a sustentabilidade”, diz Tarascon. “Em 2010, era óbvio que o mundo adotaria baterias de íons de lítio e ficaríamos sem esse recurso.”
“A decisão foi encontrar uma alternativa – por isso passamos para o sódio.”
As baterias de íons de sódio têm um comportamento químico semelhante ao das baterias de íons de lítio, embora sem os impactos ambientais negativos, diz Shan Zhang, pesquisador da Chalmers University of Technology em Gotemburgo, Suécia.
“O processo de fabricação também é semelhante, o que significa que você realmente não precisa testar a linha de produção tanto”, acrescenta ela. “Você pode usar as linhas de produção existentes e fazer alguns ajustes para a bateria de sal.”
Zhang diz que as baterias de sódio também são mais seguras do que suas contrapartes de lítio e têm melhor desempenho em temperaturas extremas.
As baterias de íons de lítio foram responsáveis por inúmeros incêndios, incluindo um em uma usina de armazenamento de baterias da Califórnia no início deste ano, que queimou por dias e provocou a evacuação de cerca de 1.200 moradores locais.
Em 2024, Zhang liderou um estudo que examinou os futuros impactos climáticos de diferentes tipos de baterias de sal, com foco nas emissões de carbono.
Sua equipe descobriu que, até 2050, o uso de energia renovável para fabricar baterias poderia potencialmente reduzir seu impacto climático em 43 a 57 por cento em comparação com os níveis de 2020.
“O impacto climático diminui quanto mais avançamos no futuro, desde os processos de fabricação, a mineração, bem como os processos a montante”, diz ela. “Acontece ao longo de toda a cadeia de produção.”
Mas os produtos químicos usados no cátodo ainda são uma preocupação, diz ela, e precisarão ser abordados com mais investimento em pesquisa de baterias de íons de sódio.
Baterias de íons de lítio, como esta instalada em um MacBook, são muito mais leves do que as baterias de sódio, tornando-as difíceis de substituir em dispositivos eletrônicos. Foto: Mika Baumeister, Unsplash
Encontrando um nicho
Então, o que está impedindo uma maior aceitação das baterias de íons de sódio? É principalmente o baixo preço do lítio, mantendo-o competitivo com o sódio.
Depois de disparar para um recorde de US$ 83.000 por tonelada em novembro de 2022, o preço do lítio tem caído desde então, atingindo um mínimo de apenas US$ 8.400 por tonelada no mês passado, à medida que os veículos elétricos (EVs) têm vendido mais lentamente do que o esperado.
Outro obstáculo é que o sódio é menos denso que o lítio, o que significa que mais espaço e energia são necessários para manter a mesma carga.
Isso resulta em uma bateria maior e mais pesada, o que é menos do que o ideal em seu carro ou em seu telefone, por exemplo.
Em vez de substituir totalmente o lítio, o sódio “precisa encontrar seus nichos de aplicação” onde volume e peso não são um problema, diz Zhang.
À medida que os cientistas continuam trabalhando para melhorar sua densidade de energia, um lugar adequado para as baterias de íons de sódio são os sistemas de armazenamento de energia estacionários, onde a energia pode ser armazenada e descarregada quando necessário para equilibrar a rede elétrica.
Na verdade, a Bloomberg New Energy Finance (BNEF) está atualmente projetando uma participação de mercado de 15% para baterias de íons de sódio no armazenamento de energia até 2035, acima de 1% hoje.
Nos Estados Unidos, a Natron Energy, com sede no Vale do Silício, está fabricando baterias de íons de sódio para instalação em data centers e empresas de computação em nuvem, bem como carregadores rápidos de veículos elétricos.
Enquanto isso, no Reino Unido, a Faradion, uma subsidiária da Reliance New Energy Ltd., da Índia, está fabricando baterias de íons de sódio para transporte, armazenamento e energia de backup.
E na França, a TIAMAT, empresa da qual Tarascon é consultor científico, inventou a primeira bateria de íons de sódio projetada para uso em um produto comercial: uma furadeira sem fio, com sede nos EUA.
A fabricante chinesa Yadea está começando a vender ciclomotores elétricos movidos a sódio. Foto de Yadea, via Electrive
Dirigindo no sal
O maior adotante da bateria de íons de sódio, no entanto, é a China. O país já domina o mercado de baterias de íons de lítio, o que é uma razão pela qual ele fez a mudança facilmente, diz Zhang.
As empresas chinesas já investiram mais de US$ 7,6 bilhões em tecnologia de íons de sódio, com 27 novas instalações de produção anunciadas somente em 2024.
Empresas como Yadea, HiNa e Contemporary Amperex Technology (CATL) estão agora construindo uma vantagem competitiva no mercado global de baterias de íons de sódio, dando outro grande passo na indústria de tecnologia limpa do país.
E, ao contrário de suas contrapartes ocidentais, elas já estão colocando veículos movidos a sódio nas estradas.
Embora esses veículos de duas rodas tenham apenas um alcance de cerca de 70 quilômetros, o fabricante construiu estações de troca de baterias onde os proprietários podem trocar as baterias descarregadas em menos de um minuto, em vez de ter que esperar horas para recarregá-las.
A CATL, a maior fabricante mundial de baterias para veículos elétricos e armazenamento de energia, anunciou no início deste ano um plano para produzir em massa baterias de íons de sódio para caminhões pesados e carros sob uma nova marca chamada Naxtra, com sede nos EUA.
Motocicletas e ciclomotores elétricos já são onipresentes na China, com cerca de 55 milhões vendidos somente em 2023.
Agora, as incursões do país em veículos movidos a bateria de sódio podem criar um enorme potencial de expansão em todo o Sul Global, particularmente na Ásia e na África, diz Kate Logan, diretora do China Climate Hub e diplomacia climática do Asia Society Policy Institute, com sede nos EUA.
“Como o uso de veículos de duas e três rodas está concentrado no Sul Global, esses mercados serão ainda mais importantes para as estratégias gerais das empresas chinesas desde o início, em vez de serem impulsionados por fatores como tensões comerciais e falta de acesso aos mercados do Norte Global”, explica ela.
Converter essas bicicletas e triciclos por atacado para energia elétrica em todos os mercados do Sul Global terá um impacto significativo nas emissões e no uso de combustíveis fósseis, acrescenta ela.
Por sua parte, Tarascon vê uma grande mudança chegando no tamanho dos carros na próxima década no Norte Global também.
“Teremos carros menores nas cidades, mais táxis e mais veículos de curto alcance, então, automaticamente, a bateria de íons de sódio terá um grande jogo para jogar”, diz ele.
“Se eu olhar para o futuro, essa tecnologia certamente será aprimorada, e acho que ela ganhará uma grande parte do mercado porque há uma enorme demanda por energia de bateria, e os íons de lítio não podem fazer tudo.”
A transição para a energia limpa funciona com baterias – e essas baterias são frequentemente feitas de maneiras não tão limpas, com sede nos EUA.
A maioria das baterias de hoje são baterias de íons de lítio. Elas são usadas em veículos elétricos, centros de dados e redes de energia estacionárias para painéis solares e turbinas eólicas, bem como em itens do dia a dia, como telefones, laptops e scooters elétricos.
O lítio requer quantidades massivas de água para extrair e refinar – cerca de 2 milhões de litros de água por tonelada métrica de lítio, de acordo com o Institute for Energy Research.
Por exemplo, no Chile, o segundo maior produtor mundial de lítio, a indústria usa um processo de mineração de salmoura, que desvia água doce já escassa das comunidades indígenas locais e está causando sérios danos aos ecossistemas de zonas úmidas frágeis próximas.
Além disso, as baterias de íons de lítio exigem metais pesados como cobalto, níquel, manganês e cobre em seus cátodos, que retiram os íons do ânodo quando a bateria está descarregando.
A maioria das reservas mundiais de cobalto está localizada na República Democrática do Congo, onde as minas de lítio rotineiramente exploram trabalhadores, contaminam fontes de água e liberam poeira e partículas tóxicas no ar.
Além das considerações éticas, a geopolítica apresenta seus próprios desafios. A China domina o mercado, com 68% da capacidade global de refino de cobalto, 72% da capacidade de refino de lítio e 83% da capacidade de fabricação de íons de lítio.
Essas armadilhas levaram cientistas e empresas a procurar fontes alternativas de energia para baterias.
Mas existe um material barato, abundante e prontamente disponível que está liderando a corrida para substituir o lítio como o principal ingrediente das baterias.
Sal.
Mineração de sal no Lago Sambhar, Rajastão, Índia. Foto via envato
Entre o sódio
Jean-Marie Tarascon, professor de física e química do estado sólido no Collège de France, acredita na superioridade do sódio há pelo menos 15 anos.
Como fundador e diretor da rede de pesquisa RS2E, ele liderou uma equipe que desenvolveu uma bateria de íons de sódio no Collège e na Universidade de Picardie Jules Verne – apropriadamente, considerando que Verne imaginou pela primeira vez uma bateria de sal fictícia em seu livro, Vinte Mil Léguas Submarinas, com sede nos EUA.
“O principal motivador no meu caso foi a sustentabilidade”, diz Tarascon. “Em 2010, era óbvio que o mundo adotaria baterias de íons de lítio e ficaríamos sem esse recurso.”
“A decisão foi encontrar uma alternativa – por isso passamos para o sódio.”
As baterias de íons de sódio têm um comportamento químico semelhante ao das baterias de íons de lítio, embora sem os impactos ambientais negativos, diz Shan Zhang, pesquisador da Chalmers University of Technology em Gotemburgo, Suécia.
“O processo de fabricação também é semelhante, o que significa que você realmente não precisa testar a linha de produção tanto”, acrescenta ela. “Você pode usar as linhas de produção existentes e fazer alguns ajustes para a bateria de sal.”
Zhang diz que as baterias de sódio também são mais seguras do que suas contrapartes de lítio e têm melhor desempenho em temperaturas extremas.
As baterias de íons de lítio foram responsáveis por inúmeros incêndios, incluindo um em uma usina de armazenamento de baterias da Califórnia no início deste ano, que queimou por dias e provocou a evacuação de cerca de 1.200 moradores locais.
Em 2024, Zhang liderou um estudo que examinou os futuros impactos climáticos de diferentes tipos de baterias de sal, com foco nas emissões de carbono.
Sua equipe descobriu que, até 2050, o uso de energia renovável para fabricar baterias poderia potencialmente reduzir seu impacto climático em 43 a 57 por cento em comparação com os níveis de 2020.
“O impacto climático diminui quanto mais avançamos no futuro, desde os processos de fabricação, a mineração, bem como os processos a montante”, diz ela. “Acontece ao longo de toda a cadeia de produção.”
Mas os produtos químicos usados no cátodo ainda são uma preocupação, diz ela, e precisarão ser abordados com mais investimento em pesquisa de baterias de íons de sódio.
Baterias de íons de lítio, como esta instalada em um MacBook, são muito mais leves do que as baterias de sódio, tornando-as difíceis de substituir em dispositivos eletrônicos. Foto: Mika Baumeister, Unsplash
Encontrando um nicho
Então, o que está impedindo uma maior aceitação das baterias de íons de sódio? É principalmente o baixo preço do lítio, mantendo-o competitivo com o sódio.
Depois de disparar para um recorde de US$ 83.000 por tonelada em novembro de 2022, o preço do lítio tem caído desde então, atingindo um mínimo de apenas US$ 8.400 por tonelada no mês passado, à medida que os veículos elétricos (EVs) têm vendido mais lentamente do que o esperado.
Outro obstáculo é que o sódio é menos denso que o lítio, o que significa que mais espaço e energia são necessários para manter a mesma carga.
Isso resulta em uma bateria maior e mais pesada, o que é menos do que o ideal em seu carro ou em seu telefone, por exemplo.
Em vez de substituir totalmente o lítio, o sódio “precisa encontrar seus nichos de aplicação” onde volume e peso não são um problema, diz Zhang.
À medida que os cientistas continuam trabalhando para melhorar sua densidade de energia, um lugar adequado para as baterias de íons de sódio são os sistemas de armazenamento de energia estacionários, onde a energia pode ser armazenada e descarregada quando necessário para equilibrar a rede elétrica.
Na verdade, a Bloomberg New Energy Finance (BNEF) está atualmente projetando uma participação de mercado de 15% para baterias de íons de sódio no armazenamento de energia até 2035, acima de 1% hoje.
Nos Estados Unidos, a Natron Energy, com sede no Vale do Silício, está fabricando baterias de íons de sódio para instalação em data centers e empresas de computação em nuvem, bem como carregadores rápidos de veículos elétricos.
Enquanto isso, no Reino Unido, a Faradion, uma subsidiária da Reliance New Energy Ltd., da Índia, está fabricando baterias de íons de sódio para transporte, armazenamento e energia de backup.
E na França, a TIAMAT, empresa da qual Tarascon é consultor científico, inventou a primeira bateria de íons de sódio projetada para uso em um produto comercial: uma furadeira sem fio, com sede nos EUA.
A fabricante chinesa Yadea está começando a vender ciclomotores elétricos movidos a sódio. Foto de Yadea, via Electrive
Dirigindo no sal
O maior adotante da bateria de íons de sódio, no entanto, é a China. O país já domina o mercado de baterias de íons de lítio, o que é uma razão pela qual ele fez a mudança facilmente, diz Zhang.
As empresas chinesas já investiram mais de US$ 7,6 bilhões em tecnologia de íons de sódio, com 27 novas instalações de produção anunciadas somente em 2024.
Empresas como Yadea, HiNa e Contemporary Amperex Technology (CATL) estão agora construindo uma vantagem competitiva no mercado global de baterias de íons de sódio, dando outro grande passo na indústria de tecnologia limpa do país.
E, ao contrário de suas contrapartes ocidentais, elas já estão colocando veículos movidos a sódio nas estradas.
Embora esses veículos de duas rodas tenham apenas um alcance de cerca de 70 quilômetros, o fabricante construiu estações de troca de baterias onde os proprietários podem trocar as baterias descarregadas em menos de um minuto, em vez de ter que esperar horas para recarregá-las.
A CATL, a maior fabricante mundial de baterias para veículos elétricos e armazenamento de energia, anunciou no início deste ano um plano para produzir em massa baterias de íons de sódio para caminhões pesados e carros sob uma nova marca chamada Naxtra, com sede nos EUA.
Motocicletas e ciclomotores elétricos já são onipresentes na China, com cerca de 55 milhões vendidos somente em 2023.
Agora, as incursões do país em veículos movidos a bateria de sódio podem criar um enorme potencial de expansão em todo o Sul Global, particularmente na Ásia e na África, diz Kate Logan, diretora do China Climate Hub e diplomacia climática do Asia Society Policy Institute, com sede nos EUA.
“Como o uso de veículos de duas e três rodas está concentrado no Sul Global, esses mercados serão ainda mais importantes para as estratégias gerais das empresas chinesas desde o início, em vez de serem impulsionados por fatores como tensões comerciais e falta de acesso aos mercados do Norte Global”, explica ela.
Converter essas bicicletas e triciclos por atacado para energia elétrica em todos os mercados do Sul Global terá um impacto significativo nas emissões e no uso de combustíveis fósseis, acrescenta ela.
Por sua parte, Tarascon vê uma grande mudança chegando no tamanho dos carros na próxima década no Norte Global também.
“Teremos carros menores nas cidades, mais táxis e mais veículos de curto alcance, então, automaticamente, a bateria de íons de sódio terá um grande jogo para jogar”, diz ele.
“Se eu olhar para o futuro, essa tecnologia certamente será aprimorada, e acho que ela ganhará uma grande parte do mercado porque há uma enorme demanda por energia de bateria, e os íons de lítio não podem fazer tudo.”
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