Nobel de Química - Cientistas que criaram as baterias de íons de lítio são os premiados
Fundação Nobel
Os laureados com o Nobel de Química: John Goodenough (Univ. do Texas/EUA), Michael Whittingham (Univ. de Binghamton/EUA) e Akira Yoshino (Univ. Meijo/Japão)
O Prêmio Nobel de Química 2019 foi concedido aos pesquisadores John Bannister Goodenough (Univ. do Texas/EUA), Michael Stanley Whittingham (Univ. de Binghamton/EUA) e Akira Yoshino (Univ. Meijo/Japão) por suas contribuições para o desenvolvimento da bateria de íons de lítio, segundo comunicado divulgado no dia 9 de outubro pela Real Academia Sueca de Ciências. O trio dividiu igualmente o prêmio total de 9 milhões de coroas suecas (R$ 3,7 milhões).
A Fundação Nobel ressaltou a importância, especialmente no aspecto ambiental, das descobertas dos três cientistas que, combinadas, viabilizaram a perspectiva de uma “sociedade livre de fios (wireless) e combustíveis fósseis” por meio do lítio, elemento descoberto em 1817 pelos químicos suecos Johan August Arfwedson e Jöns Jacob Berzelius. A bateria recarregável de íons de lítio permite a utilização de carros elétricos, telefones celulares, laptops e diversos outros dispositivos por sua alta capacidade de armazenamento de energia.
A redução do uso de combustíveis fósseis é um dos principais benefícios decorrentes da utilização dessas baterias e foi o princípio que norteou as primeiras pesquisas, realizadas por Stanley Whittingham a partir de 1972, quando ele, egresso da Universidade Stanford (EUA), foi contratado pela petrolífera americana Exxon. Ao lado de outros pesquisadores, investigou supercondutores, incluindo o dissulfeto de titânio, capaz de intercalar íons.
Modelo desenvolvido por Akira Yoshino incluiu o coque de petróleo para obter maior rendimento das baterias
Foram detectadas fortes interações entre íons de potássio e o dissulfeto de titânio, o que motivou Whittingham a concentrar esforços no desenvolvimento de uma nova tecnologia de armazenamento de energia a ser utilizada em carros movidos a eletricidade, uma possível alternativa aos veículos movidos a derivados de petróleo. O lítio foi escolhido como elemento-base por ter proporcionado o maior rendimento na liberação de elétrons entre os polos negativo (ânodo) e positivo (cátodo) de uma bateria.
No entanto, o uso do lítio metálico puro gerou problemas, como curtos-circuitos e explosões. Foram necessárias algumas mudanças, como a adição de alumínio, para tornar a bateria desenvolvida mais segura. O projeto consolidou-se no ano de 1976 em pequena escala, mas problemas decorrentes da queda do preço do petróleo no início dos anos 1980 fizeram a Exxon cortar os investimentos e as pesquisas foram interrompidas. Nesse mesmo período, outro ganhador do Nobel, John Goodenough, então professor de Química Inorgânica na Universidade de Oxford (Reino Unido), fazia pesquisas sobre fontes alternativas de energia.
Ao conhecer a bateria revolucionária de Whittingham, inferiu que o potencial poderia ser maximizado com o uso de um óxido metálico. As buscas por um elemento que atendesse a essa expectativa levaram à descoberta de que o óxido de cobalto, usado no cátodo, poderia dobrar a quantidade de energia.
No entanto, com a contínua queda da cotação do petróleo, os investimentos em fontes alternativas de energia também caíram. Porém, no Japão, havia uma alta demanda por baterias recarregáveis que pudessem ser utilizadas em computadores, câmeras de vídeo e outros dispositivos eletrônicos.
Em 1985, Akira Yoshino, que trabalhava na empresa química Asahi Kasei, tomou a iniciativa de otimizar os trabalhos de Whittingham e Goodenough, inserindo no polo negativo um material à base de carbono, o coque de petróleo, o que potencializou ainda mais o rendimento da bateria, deixando-a estável e leve. O cientista japonês foi o primeiro a utilizar íons de lítio ao invés do metal em estado puro, fazendo com que a bateria se tornasse viável comercialmente, haja vista que esta passou a ter uma vida estendida, podendo ser recarregada centenas de vezes.
NIÓBIO – Nascido em 1922 na cidade de Jena, na Alemanha, Goodenough, aos 97 anos, se tornou a pessoa mais idosa a ganhar um Nobel. Atualmente, o pesquisador contribui com diversos estudos na Universidade do Texas em Austin (EUA), entre os quais o que envolve baterias à base de nióbio, pesquisa apoiada pela Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), maior produtora mundial do elemento. Veja mais detalhes abaixo.
Nióbio: Nobel estuda bateria
Divulgação CBMM
Categoria de SUVs elétricos Extreme-E terá bateria de nióbio fornecido pela CBMM
A variedade de possíveis aplicações do nióbio, envolvendo áreas como as de energia, infraestrutura e mobilidade, além das características conferidas aos materiais que o tenham em sua composição, motivam a maior produtora mundial do elemento, a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM) a fazer investimentos e parcerias voltadas para a área de P&D.
Uma das iniciativas nessa linha foi firmada com John Goodenough, da Universidade do Texas, um dos ganhadores do Prêmio Nobel de Química deste ano. Entretanto, por questões de sigilo, a empresa não disponibiliza detalhes sobre o atual estágio das pesquisas.
Outro exemplo é a parceria estabelecida com o conglomerado japonês Toshiba, por meio da qual a CBMM desenvolverá baterias para veículos elétricos com uso do nióbio. Com um investimento de US$ 7,2 milhões, as empresas construíram uma fábrica-piloto na cidade de Yokohama (Japão) e uma estrutura para testes, pesquisas e desenvolvimento em Araxá (MG). De acordo com a CBMM, essas baterias podem ser recarregadas em apenas seis minutos, conferindo aos veículos uma autonomia de 350 quilômetros. A previsão é de que o produto chegue ao mercado em um prazo de dois anos.
Desde 2016, a CBMM investe na Fórmula E, disputada por monopostos movidos a motores elétricos e, neste ano, foi anunciada como parceira fornecedora de nióbio para uma nova categoria de rali, envolvendo veículos do tipo SUV totalmente elétricos, a Extreme-E (www.extreme-e.com), que terá a primeira temporada em 2021.
Eduardo Ribeiro, CEO da empresa, afirma que “o relacionamento da CBMM com a Fórmula E representa uma grande oportunidade de conscientização sobre o uso do nióbio e provou ser uma plataforma única para o desenvolvimento de parcerias a fim de explorar o crescente potencial da mobilidade sustentável”.
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