Conforme os veículos elétricos ganham tração, vamos ter de reciclar as suas baterias

As baterias dos carros elétricos contêm minerais essenciais como cobalto e lítio. Precisamos de os reciclar, a não ser que queiramos continuar a minerar a terra à procura de mais minerais.

Publicado 2/06/2021, 16:41
baterias de lítio

Um trabalhador inspeciona baterias para veículos numa fábrica da empresa Xinwangda Electric Vehicle Battery Co. Ltd., que fabrica baterias de lítio para carros elétricos e outros fins, em Nanjing, na China.

Fotografia de AFP/Getty

Quando a Ford revelou o seu F-150 Lightning na semana passada – uma versão completamente elétrica do veículo mais vendido nos Estados Unidos – foi um grande momento na curta história dos carros elétricos. O preço de venda deste veículo de 530 cavalos e 2.950 quilos fica um pouco abaixo dos 40.000 dólares (32.474 dólares com um crédito de imposto federal) e atraiu comparações com o Model T da Ford, o veículo creditado por tornar os carros acessíveis à classe média. Nas primeiras 48 horas após a revelação deste gigante movido a bateria, a Ford recebeu cerca de 45.000 pré-encomendas, o equivalente a quase 20% de todos os veículos elétricos registados nos EUA no ano passado.

O F-150 Lightning, juntamente com as centenas de outros modelos de veículos elétricos que as principais fabricantes de automóveis irão lançar nos próximos anos, sinaliza que a revolução dos veículos elétricos está finalmente a tornar-se popular. Mas à medida que esta indústria começa a crescer, que é fundamental no combate às alterações climáticas, um novo desafio também começa a emergir: como adquirir todos os minerais necessários para fazer baterias para estes veículos.

O lítio, níquel, cobalto e cobre no interior destas baterias são todos extraídos da terra. Hoje, grande parte desta mineração está concentrada em países como a Rússia, Indonésia e República Democrática do Congo, lugares onde a fiscalização ambiental costuma ser ineficaz e os padrões de trabalho são praticamente inexistentes. Para além disto, a indústria de mineração tem um histórico de fomentar conflitos com as comunidades locais. Com o número de veículos elétricos nas estradas a poder aumentar dos 10 milhões em 2020 para os mais de 145 milhões em 2030, a demanda por minerais para baterias vai aumentar. Alguns grupos de observação da indústria alertam que o crescimento acelerado de veículos ecológicos pode alimentar o crescimento de uma mineração poluente.

Para reduzir a necessidade de nova mineração, os especialistas dizem que temos de melhorar bastante a reciclagem de baterias de veículos elétricos. Embora neste momento o número de baterias nas estradas ainda seja pequeno, espera-se que nas próximas décadas sejam desativadas milhões de toneladas de baterias. Estas baterias podem fornecer uma fração significativa da futura demanda de minerais por parte da indústria de veículos elétricos – mas são necessárias práticas melhoradas de reciclagem e políticas governamentais para garantir que as baterias não acabam em aterros sanitários.

“A forma como têm apregoado isto é: ‘Vamos precisar de lidar com estas questões climáticas, vamos desenvolver novas minas, vamos extrair isto o mais depressa possível’”, diz Payal Sampat, diretor de Programas de Mineração da Earthworks, uma organização ambiental sem fins lucrativos. “E é definitivamente assim que funciona o planeamento a curto prazo. Mas precisamos de encontrar algumas soluções mais ponderadas para este problema, que é de muito longo prazo.”

Analisar uma bateria

As baterias para veículos elétricos envolvem uma tecnologia complexa, mas a um nível básico não são muito diferentes das baterias de iões de lítio que temos nos nossos telemóveis. As células individuais das baterias consistem num cátodo de metal (feito de lítio juntamente com uma mistura de outros elementos que podem incluir cobalto, níquel, manganês e ferro), um ânodo de grafite, um separador e um eletrólito líquido normalmente composto por um sal de lítio. Conforme os iões de lítio carregados fluem do ânodo para o cátodo, gera-se corrente elétrica.

Uma só bateria destas é suficiente para alimentar um telemóvel. Mas para alimentar um carro, são necessárias milhares de células agrupadas – normalmente numa série de módulos que são ligados em conjuntos de baterias e alojados numa caixa protetora de metal. Ao todo, estas “sanduíches” eletroquímicas gigantes podem pesar mais de 450 quilos (a bateria do F150-Lightning pesa supostamente pouco mais de 800 quilos).

A maioria dos materiais valiosos que as estações de reciclagem desejam extrair encontram-se nas células individuais das baterias. Mas as baterias dos veículos elétricos são projetadas para durar muitos anos e suportar milhares de quilómetros de utilização, não para serem desconstruídas até aos seus componentes. “Por todos os bons motivos que se possam imaginar, não queremos que as baterias se desfaçam assim do nada”, diz Paul Andersen, investigador do projeto Reutilização e Reciclagem de Baterias de Iões de Lítio (ReLib) da Instituição Faraday da Universidade de Birmingham, no Reino Unido.

Em parte devido ao custo e à complexidade de desmontagem das baterias de veículos elétricos, os métodos de reciclagem da atualidade são bastante rudimentares. Quando uma bateria é descarregada e o seu revestimento exterior resistente é removido, os módulos são frequentemente fragmentados e atirados para uma fornalha. Os materiais mais leves como o lítio e manganês queimam, deixando para trás uma pasta de liga metálica que contém metais valiosos como cobre, níquel e cobalto. Através da utilização de ácidos fortes, os metais individuais podem ser purificados a partir desta liga. Estes processos, conhecidos por recuperação piro e hidrometalúrgica, requerem enormes quantidades de energia e produzem gases tóxicos e resíduos que precisam de ser recapturados.

Embora o cobalto e o níquel sejam frequentemente recuperados em taxas elevadas, o lítio não é valioso o suficiente e, na maioria dos casos, as estações não o tentam reciclar. Quando o lítio é eventualmente recuperado, muitas vezes não tem a qualidade adequada para fazer novas baterias.

No futuro poderá existir uma opção mais limpa e eficiente: a reciclagem direta ou a separação do cátodo das células individuais da bateria e a reabilitação das misturas de químicos no seu interior, incluindo a adição do lítio esgotado pelo uso, em vez da extração de metais individuais da mistura. Embora os métodos de reciclagem direta ainda estejam num estágio inicial de desenvolvimento, esta abordagem pode um dia permitir às estações de reciclagem recuperar mais materiais do interior das baterias e obter um produto final de maior valor, diz Gavin Harper, bolseiro de investigação da Instituição Faraday.

“Temos valor na matéria-prima, mas há muito mais valor na forma como estes materiais são combinados”, diz Gavin Harper. “Seria uma espécie de Santo Graal da reciclagem – tentar reter o valor que está na estrutura, não só nos materiais.”

Expandir uma indústria

A Agência Internacional de Energia (IEA) estima que o mundo tem atualmente capacidade para reciclar 180.000 toneladas de baterias de veículos elétricos por ano. Para efeitos de comparação, todos os veículos elétricos colocados na estrada em 2019 irão eventualmente gerar 500.000 toneladas de resíduos de baterias.

Estamos apenas a levar em consideração um ano. Em 2040, a IEA estima que pode haver o equivalente a 1.300 gigawatts-hora de baterias gastas que precisam de reciclagem. Para colocar isto em termos de massa, Gavin diz que uma bateria de 80 quilowatts-hora de um Tesla Model 3 pesa pouco mais de 450 quilos. Se todas as baterias descarregadas viessem dos Tesla Model 3, esta quantidade poderia traduzir-se em quase 8 milhões de toneladas de resíduos de baterias – algo que, de acordo com Gavin, é 1.3 vezes a massa da Grande Pirâmide de Gizé.

Se for possível expandir a reciclagem, estes resíduos podiam ser uma fonte significativa de minerais. Num cenário de desenvolvimento sustentável onde o mercado de veículos elétricos cresce a um ritmo consistente com a limitação do aquecimento global abaixo dos 2 graus Celsius, a IEA estima que a reciclagem podia fornecer até 12% da demanda de minerais por parte da indústria de veículos elétricos até 2040. Mas se este mesmo cenário climático fosse combinado com um conjunto mais otimista de premissas de reciclagem, a reciclagem podia desempenhar um papel ainda maior.

Um relatório comissionado recentemente pela Earthworks descobriu que, se assumíssemos que 100% das baterias mortas eram recolhidas para reciclagem e recuperação de minerais, sobretudo para recuperação de lítio, a reciclagem podia suportar até 25% da demanda de lítio da indústria; e 35% do cobalto e necessidades de níquel até 2040.

“Estas estimativas não pretendem ser uma tentativa de prever o futuro”, diz por email Nick Florin, coautor do referido relatório e diretor de investigação da Universidade de Tecnologia de Sydney. “Apresentamos um possível futuro para explorar a importância da reciclagem enquanto uma estratégia-chave para compensar a demanda por uma nova mineração.”

Para desbloquear todo o potencial da reciclagem, Nick Florin e os seus coautores enfatizam a necessidade de políticas governamentais robustas para apoiar a reciclagem de baterias de veículos elétricos. Isto poderia incluir padrões em torno do design de baterias para permitir aos recicladores a sua desmontagem com mais facilidade, programas de recolha de baterias, leis que proíbam os aterros e regulamentações que facilitem o transporte de resíduos perigosos de baterias entre jurisdições para reciclagem.

A União Europeia já regulamenta o descarte de baterias de veículos elétricos ao abrigo de um esquema de “responsabilidade prolongada do produtor” e está atualmente a atualizar os seus regulamentos para definir metas específicas para a recuperação de minerais. Mas nos EUA só três estados é que prolongaram os requisitos de responsabilidade dos produtores, requisitos que obrigam os fabricantes de baterias de iões-lítio a lidar com os seus resíduos.

“Colocar a responsabilidade de garantir que as baterias são recolhidas no final do seu tempo de vida útil sobre a operadora que as coloca no mercado é uma solução política muito clara”, diz Benjamin Hitchcock Auciello, coordenador do programa Tornar a Energia Limpa, Justa e Equitativa da Earthworks.

A reciclagem não vai ser suficiente para responder a toda, ou até mesmo a grande parte, da nossa demanda por metais para baterias, já que a indústria está a entrar numa fase de rápido crescimento. Thea Riofrancos, cientista política do Providence College em Rhode Island, que estuda extração de recursos e tecnologia limpa, encara a reciclagem como “uma estratégia integrada numa série de estratégias” para reduzir a demanda por nova mineração. As outras abordagens podem incluir o desenvolvimento de novas baterias que usem menos minerais, melhorar os transportes públicos e a construção de cidades pedonais e ciclovias para reduzir a procura geral por veículos particulares.

Ainda assim, mesmo que a reciclagem consiga responder a apenas um quarto ou um terço da nossa demanda por minerais para baterias nas próximas décadas, Thea Riofrancos diz que é uma área importante onde nos devemos concentrar porque nos ajuda a “repensar a nossa relação com a tecnologia”.

“A reciclagem obriga-nos a pensar que existem limites biofísicos”, diz Thea. “Em última instância, são recursos não renováveis. Devemos tratar isto como coisas das quais queremos tirar o máximo proveito possível, em vez de algo que arrancamos da terra e depois deitamos fora.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com

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