A verdade suja sobre as baterias que são consideradas energia limpa

Se quisermos evitar as piores consequências das mudanças climáticas, precisaremos de uma revolução energética. Especificamente, precisamos substituir nossas redes de energia sujas, baseadas em combustível fóssil e veículos sujos movidos a combustível fóssil, por redes limpas e livres de carbono, e veículos elétricos que sejam carregados nelas. Mas há um grande problema.

Tornar esse futuro uma realidade, entre outras coisas, exigirá muitas baterias: baterias para abastecer nossos carros elétricos; baterias para armazenar a energia solar coletada enquanto o sol está forte e a energia eólica enquanto está ventando. E como um relatório feito por pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Sydney adverte, é provável que aumente muito a demanda pelos metais usados ​​para fazer baterias verdes – assim como turbinas eólicas e painéis solares.

m outras palavras, o aumento da tecnologia limpa está, pelo menos a curto prazo, provavelmente alimentando um aumento de mineração. E isso não virá sem custo.

“Já sabemos sobre os impactos ambientais, sociais e de direitos humanos que a extração está trazendo às comunidades na linha de frente no momento”, Payal Sampat, diretora do programa de mineração da Earthworks, que encomendou o novo relatório, disse ao Gizmodo. “É meio inimaginável pensar em como seria considerado sustentável ampliar os impactos em muitas vezes e ao mesmo tempo achar que estamos colhendo benefícios”.

Assim como nossos smartphones e computadores, a infraestrutura energética da alta tecnologia futura, precisa de vários metais e minerais de toda a tabela periódica e do planeta inteiro. As baterias de íons de lítio usadas em veículos elétricos e armazenamento de energia requerem não apenas lítio, mas frequentemente cobalto, manganês e níquel. Motores de veículos elétricos dependem de terras raras, assim como os geradores permanentes dentro de algumas turbinas eólicas precisam de ímãs. Os painéis solares consomem uma parte significativa do suprimento mundial de telúrio e gálio, juntamente com uma fração considerável de prata e índio extraídos do planeta. A maioria das tecnologias renováveis precisa de muito cobre e alumínio.

Nosso apetite por esses metais só crescerá à medida que essas tecnologias proliferarem. Embora esse fato básico seja conhecido há anos, o novo relatório leva as coisas um passo adiante, elaborando uma projeção de demanda de 14 metais críticos, se a humanidade limitar o aquecimento global à meta do Acordo de Paris de 1,5 graus Celsius, mudando para 100% de energia renovável até os meados do século. Em um cenário que os autores descrevem como “muito ambicioso”, a energia de 2050 é principalmente movida a energia solar e eólica, com frações menores vindo da energia geotérmica, energia hidrelétrica e outras tecnologias. O setor de transporte também é 100% renovável, com mais da metade de todos os carros, ônibus e veículos comerciais sendo híbridos elétricos ou movidos à bateria.

Esse futuro parece ótimo de uma perspectiva climática. Mas, como mostra a nova análise, também cria alguns desafios difíceis para os materiais.

Nos cenários dos autores, a demanda anual por lítio, assim como as terras raras de neodímio e disprósio, para baterias e motores de veículos elétricos, excedem as taxas atuais de produção até 2022. As baterias também aumentarão a demanda por cobalto e níquel mais do que a produção atual por volta de 2030. A demanda por telúrio para a energia solar fotovoltaica atingirá o pico bem acima das taxas atuais de produção no final da década de 2020 até meados da década de 2030.

Fica ainda pior. Nos meados do século, mesmo nos cenários mais otimistas, o apetite por cobalto do setor de baterias deverá exceder as reservas planetárias conhecidas, enquanto nossa demanda de lítio terá consumido pelo menos 86% das reservas conhecidas. Isso não significa que ficaremos “esgotados” desses metais – reservas conhecidas simplesmente se referem aos metais que são atualmente econômicos para a mineração, e isso pode mudar com o tempo – mas serve para destacar o tamanho do papel das baterias em abastecer nosso apetite material nas próximas décadas. A principal autora do estudo, Elsa Dominish, disse ao Gizmodo por e-mail que pelo menos para o lítio e cobalto, novas minas parecem “inevitáveis”.

“Onde for necessária nova mineração, ela terá que ser muito mais responsável e com pegadas ecológicas e humanas muito menores”

Os números e previsões do relatório não foram surpreendentes para David Abraham, um pesquisador sênior da New America, que escreveu um livro sobre metais raros que discute o papel do crescimento da tecnologia limpa na formação de novos riscos de abastecimento no futuro.

“O que acontece é que muitos desses materiais tornam os produtos mais leves, mais fortes e mais poderosos”, disse Abraham ao Gizmodo. “E é exatamente isso que queremos das tecnologias verdes. Queremos que os produtos sejam tão eficientes quanto possível”. Também é por isso que dependemos de metais muito específicos para construí-los e por que esses metais nem sempre são facilmente substituídos.

Para as baterias, os autores dizem que a maneira mais importante de compensar a crescente demanda por metais chave é para reforçar a reciclagem, algo que atualmente não está acontecendo em grande escala.

“As taxas são muito, muito baixas para a reciclagem de baterias de íon de lítio, mesmo que seja algo que todo mundo parece estar oferecendo como uma solução,” disse Clare Church, pesquisadora do International Institute for Sustainable Development (IISD), que foi autora de um relatório recente separado defendendo a reciclagem de cobalto e lítio, ao Gizmodo.

Como o relatório de Church aponta, há várias razões para isso, incluindo limitações tecnológicas e regulamentação inadequada. Desenvolver a infraestrutura para coletar e extrair os metais das baterias usadas exigirá um esforço considerável e, na ausência de governos que designem claramente quem é responsável e estabeleçam metas ambiciosas, as empresas muitas vezes simplesmente não irão assumir a responsabilidade de fazer os investimentos iniciais. Isso apesar do que o relatório descreve como uma “oportunidade econômica considerável” com a reciclagem de lítio e cobalto – um valor que pode chegar a 23 bilhões de dólares até 2025, segundo a Reuters.

Algumas empresas, no entanto, estão começando a reconhecer a oportunidade. Recentemente, a Tesla anunciou que está desenvolvendo um sistema de reciclagem de baterias em sua fábrica Gigafactory 1, que irá “processar sucata de fabricação de baterias e baterias em fim de vida” com o objetivo de recuperar metais críticos. Enquanto isso, a empresa de metais American Manganese, que fez parceria com o Instituto de Materiais Críticos do Departamento de Energia para reciclagem de baterias, recentemente patenteou uma tecnologia para extrair eficientemente todos os metais do catodo de baterias de íons de lítio, incluindo o lítio, que praticamente não é reciclado hoje em dia.

“Acho que é a melhor coisa que eu já tive em minhas mãos”, disse Larry Reaugh, CEO da American Manganese, ao Gizmodo em referência ao mercado potencial de metais das baterias usadas. Church disse que também é importante pensar em como as baterias, especialmente as dos carros, podem ser reutilizadas antes da etapa de reciclagem.

“Muitas dessas baterias, quando chegam ao fim da vida, ainda têm muita capacidade de energia disponível”, disse ela. Mesmo que uma bateria de veículo elétrico seja gasta ao ponto de não ser mais segura para usar em um carro, ela ainda pode ser perfeitamente boa para outra aplicação, como o armazenamento de energia em casa.

“Muitas dessas baterias, quando chegam ao fim da vida útil, ainda têm muita capacidade de energia disponível.”

Para algumas tecnologias, como o painel solar fotovoltaico, há uma oportunidade de reduzir o uso de metais raros por meio de maior eficiência, de acordo com o relatório da Universidade de Sydney. Church disse que para baterias estacionárias grandes que armazenam energia de usinas eólicas e solares, poderíamos trocar o íon de lítio por uma tecnologia emergente diferente, as chamadas baterias de fluxo de vanádio que, em um post de blog deliciosamente nerd, ela sugeriu que pode ser o “aço valiriano” da tecnologia de bateria recarregável.

Mas, mesmo com mais avanços tecnológicos e de reciclagem, é difícil escapar da conclusão de que um futuro movido a bateria e energia renovável significará mais mineração, especialmente no futuro próximo. E se as indústrias de mineração de hoje são qualquer indicador, isso terá consequências ambientais e humanas.

Por exemplo com o cobalto, que muitos fabricantes de baterias de íons de lítio usam para melhorar a densidade de energia. Hoje, quase 60% é proveniente da República Democrática do Congo, contribuindo para algumas das piores contaminações do planeta, uma vez que a mineração e a fundição causam a infiltração de metais pesados ​​no ar, na água e no solo. A mineração de cobalto também tem alimentado notórios abusos de direitos humanos, incluindo a dependência extensiva do trabalho infantil e forçando os mineradores a trabalhar em condições incrivelmente perigosas.

Ou podemos pegar o lítio, que é extraído principalmente do “triângulo do lítio” entre a Argentina, a Bolívia e o Chile. Embora muitas minas pareçam bem administradas, a presença do setor aumentou a preocupação com a contaminação de água doce e o conflito com as comunidades locais, de acordo com o novo relatório. Também existe uma refinaria de níquel na Austrália que fechou depois que foi descoberto que estava despejando água tóxica na Grande Barreira de Corais. No ano passado, a refinaria estava pronta para reabrir em meio ao aumento da demanda de níquel, impulsionada pelo setor de veículos elétricos.

Nada disso é para defender que a revolução da energia limpa não deveria acontecer. Mas, como Sampat colocou, “onde a mineração nova for necessária, ela realmente terá que ser muito mais responsável e com pegadas ecológicas e humanas muito menores”.

O objetivo do relatório, ela disse, era colocar essa ideia no radar das partes interessadas, desde os formuladores de políticas até quem compra os minerais, para garantir o avanço responsável da terceirização. Ela disse que ao conversar com o pessoal de pesquisa e desenvolvimento no campo da energia renovável e bateria, muitos deles “realmente acreditam que estão ajudando a salvar o mundo”.

“E eles estão surpresos com essa informação e não querem ser parte do problema ”, continuou Sampat. “Então, acho que há uma oportunidade para a informação resultar em mudanças.”

Mas, dado o ritmo em que a ciência exige enfrentarmos a crise climática, essas mudanças precisam acontecer rapidamente. “Estamos no meio de uma crise tanto do lado do clima quanto do lado da mineração”, disse Sampat. “Não é como se tivéssemos muito tempo para fazer esses ajustes”.

Fonte: Gizmodo

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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