No início do ano, a empresa chinesa CATL anunciou a criação da primeira bateria de sódio voltada para uso comercial em larga escala. É um passo importante para os esforços mundiais para tirar a economia da dependência dos combustíveis fósseis, facilitando a transição energética para fontes renováveis e limpas. A Universidade Estadual de Londrina (UEL) também está nesta luta pela sustentabilidade e otimização dos recursos naturais. Pesquisadores da Universidade trabalham num protótipo de bateria de íons de sódio com potencial de bons desempenho e longevidade.

Sejam utilizadas para o armazenamento de energia renovável (como a eólica e a solar), sejam para o uso cotidiano como em carros elétricos, notebooks e smartphones, as baterias estão por toda parte e seu uso é cada vez mais demandado. O “x” da questão é que a bateria que desfila por aí como a preferida do consumo mundial é a de lítio. Nada contra o lítio, mas ele tem alguns probleminhas em sua utilização em baterias. Para certas aplicações – como para o uso em carros de alta performance –, essa bateria contém cobalto, que é um metal tóxico e seus custos de produção, se comparados com os potenciais custos da bateria de sódio, tendem a ser mais caros, já que o sódio é um elemento químico muito mais abundante que o lítio e está mais bem distribuído geograficamente no planeta, o que facilita logísticas de extração e de transporte.

A bateria de sódio não vem para substituir a de lítio. Isso por conta de uma insuperável barreira: o peso. O íon de sódio é quase três vezes mais pesado que o íon de lítio. Isso significa que, por exemplo, fazer decolar um drone com bateria de sódio é mais difícil, já que, considerando o mesmo tamanho, ela seria três vezes mais pesada que a de lítio, impondo mais resistência para sair do chão. Então, a corrida mundial pela bateria de sódio é para complementar a de lítio em aplicações em que ela seja realmente mais eficiente e comercialmente viável.

O professor do Departamento de Física da UEL, Alexandre Urbano, integra o Laboratório de Filmes Finos e Materiais (Lab Filmat), que está à frente das pesquisas sobre bateria de sódio na Universidade. Sobre o futuro da bateria, o professor aposta que ela ganhará o mercado principalmente no campo do armazenamento estacionário, ou seja, em redes de energia. Ele sustenta seu prognóstico relembrando o que ocorreu em alguns países da Europa, como Espanha, Portugal e parte da França no ano passado.

Na ocasião, houve um apagão de alguns dias e um termo técnico frequentou os noticiários: curtailment. A palavra designa “restrição de geração” e é uma medida tomada para evitar a queda de uma rede de energia. Normalmente, a queda é causada por uma oscilação no volume de energia disponibilizado num sistema em rede. No caso ocorrido na Europa, houve uma oferta muito maior de energia que o sistema poderia suportar. É aí que entra a solução das baterias, pois sua função básica é armazenar energia. Portanto, sempre que um sistema de fornecimento de energia produzir mais que a demanda possa consumir, esse excedente seria acondicionado em parques de bateria para uso posterior, e não desperdiçado como ocorre normalmente.

Segundo Urbano, esses parques à base de bateria de sódio seriam muito bem-vindos no Brasil, já que hoje, o país produz mais energia do que consome e, quando isso acontece, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS) bloqueia parte da energia gerada por certos sistemas – como o eólico – para que não haja um colapso em todo o complexo energético, que envolve também e principalmente as usinas hidrelétricas.

O diferencial do protótipo trabalhado no Lab Filmat é a adição de um dos chamados metais de transição (o protótipo ainda não foi patenteado, por isso o nome desse metal está sob sigilo) à mistura de substâncias que compõe os eletrodos. Estes são parte fundamental de qualquer bateria. É neles que sua carga fica armazenada. “Nós conseguimos introduzir no eletrodo esse metal de transição como um aditivo que faz a bateria ter um melhor desempenho elétrico. O objetivo é fazer com que esse metal dê mais estabilidade para a bateria”, diz Urbano.

Ainda segundo o pesquisador, a adição desse metal de transição na bateria de sódio a torna mais potente em dois aspectos fundamentais: quantidade de carga que armazena e número de ciclos que fornece. A quantidade de carga indica quanto tempo a bateria permanece ativa antes de precisar de uma recarga. E o ciclo nada mais é que o período entre a carga máxima, descarregamento total e nova recarga. Quanto mais ciclos uma bateria for capaz de produzir antes de se tornar inutilizável ou perder desempenho substancial, melhor ela é, pois será mais longeva. “Nós temos uma excelente perspectiva de que essa bateria vai durar muito tempo. E a grande promessa da bateria de íon sódio é ser mais barata que a de lítio, por ser muito abundante”, afirma.

Embora relevantes as características tecnológicas que o protótipo de bateria de sódio desenvolvido na UEL possui, o professor destaca outra importância do projeto: “A nossa atividade-fim é a formação de recursos humanos. Essa tecnologia está servindo para formarmos mestres e doutores em Ciência dos Materiais. Todos os alunos que passaram por este laboratório estão muito bem empregados, seja no país ou fora dele”, completa.

O projeto tem o aporte financeiro de dois Napis (Novos Arranjos de Pesquisa e Inovação), o “Energia Zero Carbono (EZC)” e o Napi “Eletrônica Orgânica”.