Inovações tecnológicas prometem tornar veículos elétricos mais acessíveis

Pesquisas para desenvolver novas baterias terão impacto positivo no meio ambiente e no bolso dos brasileiros

Na segunda-feira, 29, o presidente Jair Bolsonaro (sem partido) dirigiu um ônibus elétrico do Palácio da Alvorada até o Palácio do Planalto. O veículo foi fabricado pela empresa Marcopolo, multinacional de Caxias do Sul (RS). O objetivo da ação foi apresentar o projeto do ônibus elétrico Attivi e a atuação da companhia no desenvolvimento de modais sustentáveis, de modo a ampliar as alternativas à mobilidade urbana do País. 

O trajeto, de 4,1 quilômetros foi cumprido em cinco minutos. Nesse tempo e nessa distância, um ônibus tradicional, com motor movido à combustão de diesel, liberaria na atmosfera 3,15 quilo de gás carbônico – que contribui para o efeito estufa e acelera as mudanças climáticas.

A alternativa elétrica não é somente sustentável; é mais econômica também. Enquanto os carros movidos a gasolina podem custar até R$ 70 para rodar 100 quilômetros, carros particulares elétricos gastam R$ 16 para rodar o mesmo percurso.

Atualmente, o Brasil possui uma frota de apenas 60 mil carros movidos a energia elétrica. Os dados são da Associação Brasileira do Veículo Elétrico (ABVE). A maior justificativa pela baixa venda dos veículos elétricos são os preços pouco acessíveis: a partir de R$ 150 mil. As estimativas, entretanto, são de melhora: a ABVE registrou, até agosto passado, mais de 20 mil emplacamentos de carros elétricos, o mesmo número registrado em todo o ano de 2020. As vendas foram quase 70% a mais que em 2019. A expectativa é superar 30 mil emplacamentos este ano.

O vice-presidente da ABVE, Thiago Sugahara, diz que as vantagens do carro movido a energia são maiores, com a potência média do elétrico sendo mais alta, o que gera capacidade de aceleração maior do que o motor a combustão. Esse fator atrai o público que se interessa por velocidade e desempenho para dentro do mercado que, no passado, consistia principalmente em clientes preocupados com conservação ecológica. 

Thiago Sugahara afirma ainda que as vendas dos veículos híbridos (que possuem motor a combustível e elétrico) estão se destacando ainda mais do que a dos modelos totalmente elétricos. O modelo híbrido é o utilizado pelo médico André Moreira, morador de Brasília. Satisfeito com o carro, pretende trocar pelo modelo 100% elétrico, que polui menos. André defende que seja cada vez mais acessível essa possibilidade porque ele ainda considera uma opção “muito cara”, sobretudo com o aumento do valor da energia elétrica e o preço do veículo. O principal desafio para o barateamento e para maior autonomia dos carros elétricos é construir baterias mais leves e que armazenem mais energia. 

Inovações tecnológicas

Baterias e supercapacitores são tecnologias de armazenamento de energia complementares. As baterias são mais apropriadas quando se considera a quantidade total de energia armazenada, e os supercapacitores, quando o que importa é a potência, isto é, quanta carga ou descarga de energia pode ocorrer por unidade de tempo.

Considerando essa complementaridade, a Divisão para Armazenamento de Energia Avançado do Center for Innovation New Energies (CINE) – um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e Shell, com sede na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) – vem trabalhando nas duas frentes, buscando melhorar as tecnologias: de supercapacitores que armazenem mais energia a baterias que recarreguem mais rapidamente e tenham vida mais longa.

“No primeiro artigo, mostramos que é fundamental a funcionalização de superfície para melhorar as características das baterias. Relatamos um novo eletrodo para bateria de lítio-oxigênio (Li-O₂) baseado em nanotubos de carbono de paredes múltiplas, funcionalizados por pré-tratamentos, o que levou a locais ativos mais eficazes.”, diz Gustavo Doubek.

Doubek é um dos pesquisadores associados da Divisão para Armazenamento de Energia Avançado do CINE. Mais conhecida por meio da sigla AES, formada pelas iniciais da expressão em língua inglesa Advanced Energy Storage, a divisão é liderada por Rubens Maciel Filho, professor titular da Unicamp e um dos coordenadores do Programa Fapesp de Pesquisa em Bioenergia (Bioen).

No primeiro artigo, os pesquisadores mostraram que é possível fazer uso da elevada área superficial dos nanotubos de carbono, com excelente estabilidade eletroquímica, para adsorção de O₂ e formação de LiO e LiO₂, agentes fundamentais para armazenamento de carga em baterias de Li-O₂.

“O segundo artigo trata de ‘pseudocapacitores’, que são capacitores que utilizam vantagens de processos faradaicos como as baterias”, afirma Hudson Zanin, pesquisador da AES. Vale lembrar que processos faradaicos são aqueles que envolvem a transferência direta de elétrons, mediante reação de oxidação em um dos eletrodos e reação de redução no outro.

“A ideia foi combinar eletrodos de elevadíssima área superficial de carvão ativado para armazenamento eletrostático com pentóxido de nióbio, que pode tanto oxidar quanto reduzir”, informa Zanin.

“Além da qualidade estamos produzindo em quantidade, tratando de vários assuntos que precisam ser abordados para o desenvolvimento das tecnologias em baterias e supercapacitores. Somos 40 pesquisadores ativos, produzindo em média um artigo por mês. Estamos fazendo um esforço concentrado para melhorar a interface entre a academia e o setor produtivo, de modo que todo o conhecimento gerado seja aproveitado pela indústria nacional”, acrescenta.

Com esse objetivo, de melhorar a interface academia-indústria, a AES está inaugurando a primeira unidade-piloto de produção de supercapacitores da América Latina, na qual serão produzidos inicialmente supercapacitores e, na sequência, baterias de lítio-ion, lítio-enxofre e sódio-ion.

“Todas as células são feitas primeiro em pequena escala, em pastilhas do tamanho de uma moeda de um real. Por meio delas, analisamos as mudanças que ocorrem no eletrodo e no eletrólito à medida que carrega e descarrega. Esses testes iniciais nos possibilitam entender os processos de armazenamento, fazer melhorias e corrigir eventuais falhas”, detalha Zanin.