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Alternativa ao lítio: Pode o manganésio substituir as baterias de lítio dos veículos elétricos?

Os veículos utilitários eléctricos Lyriq 2024 não vendidos estão alinhados à porta de um concessionário Cadillac no domingo, 2 de junho de 2024, em Lone Tree, Colo. (AP Photo/David Zalubowski)
Os veículos utilitários eléctricos Lyriq 2024 não vendidos estão alinhados à porta de um concessionário Cadillac no domingo, 2 de junho de 2024, em Lone Tree, Colo. (AP Photo/David Zalubowski) Direitos de autor David Zalubowski/Copyright 2024 The AP. All rights reserved.
Direitos de autor David Zalubowski/Copyright 2024 The AP. All rights reserved.
De  Indrabati Lahiri
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Artigo publicado originalmente em inglês

As pilhas de lítio são dispendiosas de produzir e podem ser difíceis de reciclar. Há também alegações de que a extração do lítio é perigosa. Os fabricantes estão a analisar outros metais para ver o que podem oferecer.

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As baterias de lítio revolucionaram os veículos elétricos (VE) nos últimos anos. São também utilizadas noutros produtos, incluindo telemóveis, dispositivos de vaporização, armazenamento de reserva de energia solar, escovas de dentes elétricas, ferramentas e computadores portáteis.

Em média, uma bateria de veículo elétrico utiliza cerca de 8 kg de lítio, mas algumas podem utilizar muito mais. Algumas das baterias da Tesla, por exemplo, utilizam cerca de 62,6 kg de lítio.

As baterias de lítio podem ser caras e difíceis de extrair, exigindo uma enorme quantidade de água e tecnologia intensiva de metais pesados para a sua produção. A extração de lítio também provoca resíduos minerais, bem como a erosão dos solos e a poluição da água.

A extração de lítio tem sido fortemente associada a práticas pouco éticas, como o trabalho infantil e forçado, especialmente em países onde o metal é abundante, como a República Democrática do Congo (RDC).

Para além disso, são também difíceis de reciclar, o que leva a um elevado desperdício anual.

Algumas empresas estão agora a procurar alternativas às baterias de lítio. Um grande desafio, porque o lítio continua a ser considerado vital para a transição para a energia verde, e o investimento e a exploração de novas alternativas continuam a ser escassos.

Será o manganésio uma alternativa viável às baterias de lítio?

As baterias de manganésio têm vindo a atrair recentemente a atenção como potenciais alternativas às baterias de lítio. Normalmente, o cobalto, o níquel e o lítio são os metais mais procurados para as baterias de veículos elétricos, mas o manganês também é útil.

Trata-se de um material catódico para os veículos elétricos, concebido para aumentar o seu aspeto de segurança, a densidade energética e a relação custo-eficácia. Uma bateria média de veículos elétricos é composta por cerca de 20 kg de manganês e 14 kg de cobalto.

O manganês é mais barato de extrair do que o lítio e está disponível em muito maior quantidade. Uma vez que a extração de cobalto está envolvida em várias questões relacionadas com os direitos humanos e que a maior parte do níquel extraído não é adequado para utilização em veículos elétricos, existe um interesse crescente pelo manganês nas baterias.

Martin Kepman, diretor executivo (CEO) da empresa canadiana de extração de manganês Manganese X Energy Corp, afirmou numa entrevista: "O manganês é um candidato à rutura no espaço das baterias de iões de lítio. Possui qualidades elementares que têm o potencial de melhorar a densidade, a capacidade, a recarga, a segurança e a longevidade das baterias. O momento para estabelecer um recurso de manganês na América do Norte não poderia ser melhor.

"Com o impulso global para uma tecnologia mais ecológica e a redução da pegada de carbono, a Manganese X está preparada para liderar o fornecimento doméstico de manganês para a indústria de baterias recarregáveis, desde as pequenas baterias de consumo em dispositivos eletrónicos, smartphones e reservas de energia para armazenamento de energia, até à indústria de veículos elétricos híbridos e EV".

A Tesla e a Volkswagen são duas das empresas mais proeminentes que estão a explorar a utilização de baterias de manganésio neste momento, tendo Elon Musk afirmado recentemente que as baterias de manganésio têm "potencial" para impulsionar a transição global.

Normalmente, o manganês é utilizado em combinação com o lítio numa série de baterias, como as baterias de óxido de lítio e manganês (LMO), as baterias de fosfato de lítio-ferro e manganês (LiFeMnPO4) e os espinélios de lítio-manganês, que é um cátodo.

Atualmente, as baterias de óxido de níquel-manganês-cobalto (NMC) também são populares. De acordo com a Agência Internacional da Energia (AIE), as baterias NMC representavam 60% da quota de mercado em 2022, enquanto as baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP)n representavam quase 30% e as baterias de óxido de níquel-cobalto-alumínio (NCA) aproximadamente 8%.

No entanto, embora uma maior utilização de manganês possa ser uma boa opção para reduzir a necessidade de níquel ou cobalto nas baterias de lítio, a maior parte do manganês ainda é atualmente utilizada em conjunto com o lítio nos veículos elétricos, pelo que poderá ser necessária mais investigação e desenvolvimento antes de o manganês poder ser o metal dominante nas baterias para veículos elétricos.

Outras alternativas às baterias de lítio

Uma das outras alternativas crescentes às baterias de lítio é a bateria de iões de sódio. Estas são eficientes em termos energéticos, de carregamento rápido e estáveis a temperaturas extremas, oferecendo assim uma forte proteção contra o sobreaquecimento.

Além disso, são também consideravelmente menos tóxicas do que outras opções de baterias, uma vez que não incluem cobre, lítio, cobalto ou níquel, que podem causar poluição no processo de extração e podem constituir potenciais riscos de incêndio.

No entanto, estas baterias não armazenam tanta energia como as de lítio, o que significa que podem não ser adequadas para uma adoção em larga escala. Além disso, como as baterias de iões de sódio ainda são uma tecnologia relativamente nova, a sua cadeia de abastecimento e disponibilidade não estão tão desenvolvidas como as de lítio.

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As baterias à base de zinco, ou baterias de iões de zinco, são outra tecnologia de baterias que tem despertado mais interesse ultimamente. É considerada mais amiga do ambiente do que o lítio e existe em grande quantidade, o que a torna mais barata e fácil de extrair.

As baterias à base de zinco são de baixa manutenção e não precisam de ser constantemente vigiadas quanto a questões de segurança e desempenho. Têm uma ampla temperatura de funcionamento e uma baixa potência de saída, o que as torna ideais para aplicações de baixa potência, como lanternas e controlos remotos. No entanto, as baterias de zinco são de densidade média, em comparação com as de lítio, o que significa que podem não ser capazes de armazenar tanta energia.

Outra alternativa às baterias de lítio são as baterias de estado sólido, que são muito mais compactas, potentes e sustentáveis, especialmente para veículos eléctricos. Além disso, as baterias de estado sólido são mais pequenas e mais leves do que as de lítio. São também mais seguras, com maior capacidade e autonomia e menor pegada de carbono.

Têm capacidades de recarga mais rápidas, podendo ser recarregadas em 10 a 15 minutos, contra um tempo de 20 minutos a 12 horas para as baterias de lítio. No entanto, a desvantagem é que as baterias de estado sólido são mais caras de produzir e as cadeias de abastecimento ainda estão a ser desenvolvidas.

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