Os quatro gargalos dos carros elétricos

grafite

Nas baterias de íon-lítio dos carros elétricos, o polo negativo é feito de grafite, uma das formas em que o carbono é encontrado na natureza. É o único material utilizado para esse fim. “O carbono é um material que não parece muito crítico. É muito abundante na crosta terrestre”, afirma Belén Sotillo, pesquisadora da Universidade Complutense de Madri, no Departamento de Física dos Materiais. “O problema das baterias é que o grafite incorporado precisa ser processado. E a maioria das plantas de processamento está na China.” Assim, a União Europeia inclui o grafite na sua lista de materiais críticos; Lítio, cobalto, níquel ou manganês também estão nessa lista, todos componentes de uma bateria de carro elétrico.

O grafite também é o material mais pesado em uma bateria de íon de lítio. Varia entre 50 e 100 quilos, segundo a consultoria Kearny. Isso significa que, para cada 10 milhões de carros elétricos fabricados, serão necessárias entre 500 mil e um milhão de toneladas desse material. E atualmente a produção mundial de grafite, para todos os seus usos, chega a apenas um milhão de toneladas.

Sotillo destaca que já se busca aumentar a produção, mas reconhece que é muito complicado. Outra opção é substituí-lo, mas também não é fácil. “Depois de constatarmos que existe uma alternativa e que funciona bem, teríamos que implantar essa indústria”, explica o pesquisador. “E isso costuma ser difícil. Você tem que mover toda a indústria para os novos materiais.”

lítio

O componente pelo qual as baterias são conhecidas é o oposto do grafite. “O lítio é um elemento pouco abundante na crosta terrestre, por isso a quantidade de material que se poderia obter para fabricar carros elétricos é limitada”, diz Sotillo.

A geocientista Hannah Ritchie, da Universidade de Oxford (Reino Unido), fez números sobre isso. Estima-se que existam 88 milhões de toneladas de lítio na Terra, mas apenas 22 milhões delas são extraíveis. Com todas essas reservas, calculou Ritchie, 2,8 bilhões de baterias elétricas podem ser fabricadas. É difícil saber quantos carros existem no mundo, mas algumas estimativas apontam para algo em torno de 1,4 bilhão. Se ambos os números forem comparados, eles não dão exatamente uma situação de abundância. Não se deve esquecer que parte do lítio terá que ser aproveitado para outros usos que já tem hoje.

“O outro problema do lítio é que é um elemento que tende a ser muito reativo. Depois de esgotada a bateria, é muito difícil recuperá-la”, alerta Sotillo. A física indica que também há pesquisas para substituir esse material. “O sódio ou o potássio, numa bateria com tecnologia semelhante à do lítio, são elementos que teriam menor capacidade de armazenar energia, mas são mais facilmente recuperáveis ​​e mais abundantes”.

reciclagem de bateria

Lembre-se de que a bateria de um veículo elétrico ocupa todo o chassi. E dura apenas cerca de dez anos. Quando chega a hora de trocá-lo, começa a odisseia da reciclagem. Félix Antonio López, pesquisador do CSIC e chefe doLaboratório de Reciclagem desta organização, refere um dado fundamental: numa central de reciclagem, o desmantelamento das baterias é feito à mão, uma vez que ainda não existem processos automatizados.

“O problema está na reciclagem da bateria interna”, diz López. No interior existem módulos, compostos por células ou baterias. “Essas pilhas estão esmagadas. E então são realizadas operações de separação, fundamentalmente voltadas para a separação de plásticos e cobre. Mas essas separações não são perfeitas. E o resultado é o que conhecemos como massas negras”. Eles são assim chamados por causa do domínio do grafite. Mas eles também contêm níquel, cobalto, manganês (do cátodo), bem como lítio, fósforo ou flúor (presentes no eletrólito da bateria). Não é fácil recuperar esses itens e é caro fazê-lo devido à falta de automação. Por enquanto, toda essa massa negra é enviada para a China para reciclagem.

Escalar a reciclagem é difícil, de acordo com López. O pesquisador calcula que pode haver tecnologia produtiva, que pode ser transferida para as empresas, em um horizonte de cinco ou seis anos. A partir daí, teria que ser levado para escala industrial, algo que também leva tempo.

fornecimento de energia

A adoção em massa de carros elétricos também colocará maiores demandas na rede elétrica. Neste cenário, Antonio Gómez Expósito, professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Sevilha, distingue dois conceitos: energia, que deve ser produzida em usinas, e potência, que representa a velocidade com que entregam eletricidade.

“Na Espanha não há nenhum problema relevante em termos de produção de energia”, diz Gómez. E é que à noite eles param ou a produtividade de algumas usinas térmicas e nucleares é reduzida porque não são necessárias. Ou seja, há infraestrutura para produzir mais energia do que o país consome.

O limite estaria na potência da rede elétrica. “Se todos carregarem o carro no pico de consumo da tarde, como em princípio seria lógico, haveria um grande problema, tanto na rede de transporte quanto na rede de distribuição”, enfatiza Gómez. “Para evitar isso, a ideia é incentivar os carros a carregar pelo resto da noite”.

Ainda assim, em um cenário com milhões de carros elétricos, seria de se esperar problemas na rede de distribuição, que envolve média e baixa tensão. Quando a energia elétrica é gerada em uma usina, ela passa pela alta tensão até uma subestação e, de lá, passa pela média tensão até as centrais transformadoras, que distribuem a energia elétrica por meio de cabos de baixa tensão para residências e comércios.

“Um centro de transformação normalmente pode atender entre 100 e 300 clientes. Se, de todas essas pessoas, quem tivesse carros carregados ao mesmo tempo, mesmo à noite, a rede de distribuição de rádio de baixa tensão que chega a esses blocos de apartamentos teria que ser reforçada”, explica Gómez. E esse seria um trabalho que teria que ser feito no nível local, nas cidades e nos bairros.

Coordenar o carregamento de veículos em larga escala e atualizar parte da rede elétrica são outros dois obstáculos para uma irrupção massiva de carros elétricos. Embora todas essas dificuldades só se tornem aparentes com o tempo, à medida que sua adoção se torna mais difundida.

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