Sustentabilidade
Do Resíduo à Energia – Como a Biomassa de Pinheiro Pode Transformar o Armazenamento de Energia
Bateria de Pinheiro
As energias renováveis se tornam uma parte maior da rede elétrica, assim como muitos sistemas se eletrificam, como aquecimento e transporte, mais baterias são necessárias para equilibrar a geração intermitente de energia solar e eólica.
Isso coloca em questão a real sustentabilidade de uma rede elétrica totalmente verde, já que as baterias tendem a consumir muitos recursos naturais.
Portanto, é importante desenvolver designs de baterias mais ecológicos, idealmente utilizando recursos abundantes ou não utilizados. O uso de recursos menos raros também deve ajudar a reduzir custos.
Isso pode, por exemplo, incluir a substituição do lítio por sódio, muito mais abundante, seja em baterias de íons de sódio ou baterias de sódio de estado sólido.
Outra opção que está sendo desenvolvida: reciclar resíduos da indústria da madeira. Pesquisadores da Universidad Del País Vasco, na Espanha, estão usando biomassa de pinheiro para criar um novo tipo de bateria. Eles publicaram seu resultado no Journal Of Power Source1, sob o título “A forestry waste-derived lithium ion capacitor: Sustainable, high-power energy storage”.
Capacitor vs Baterias
Quando se trata de armazenar energia elétrica, existem duas tecnologias principais: supercapacitores e baterias.
Baterias são mais conhecidas e armazenam energia na forma de carga eletroquímica em íons, geralmente metais.
Supercapacitores funcionam de maneira diferente, armazenando os elétrons na superfície do material do capacitor. Isso permite que mobilizem a carga elétrica muito rapidamente, possibilitando a entrega de grandes quantidades de energia quase instantaneamente.
Fonte: Quarktwin
Como não há reação química nem movimento de íons, os supercapacitores tendem a ser muito mais duráveis que as baterias.
Entretanto, os supercapacitores geralmente têm uma capacidade total de carga menor que as baterias, limitando sua aplicação para armazenamento de energia. Eles também apresentam o problema de autodescarga relativamente rápida quando não são usados, um problema para qualquer aplicação de armazenamento, como veículos elétricos e armazenamento de energia em rede.
“Supercapacitores não são adequados para fornecer energia a um sistema por um longo período; ao contrário das baterias, são usados se quisermos uma grande quantidade de energia durante um curto período de tempo”
Capacitores-Híbridos e Baterias
Os pesquisadores desenvolveram um sistema híbrido integrando partes de capacitores e partes de baterias de íon de lítio, conhecido como capacitor de íon de lítio (LIC).
Ele contém o eletrodo de um capacitor, feito de carbono, e o eletrodo de uma bateria de íon de lítio, feito de lítio.
Fonte: Battery Power Tips
Este é um conceito cada vez mais popular, e alguns LICs já foram comercializados e provaram ser uma opção acessível para aplicações estacionárias como moinhos de vento e aplicações de eletromobilidade, como bondes e ônibus elétricos.
“Isso oferece as vantagens de ambos os sistemas: energia de alta potência pode ser armazenada (como nas baterias), pode operar em níveis de alta potência e é capaz de suportar muitos ciclos de carga‑descarga (como os supercapacitores).”
Até agora, a construção de LICs exigia “dopagem”: a adição de outros átomos à parte do eletrodo do capacitor. Isso aumenta o desempenho, mas torna a opção menos atraente para aplicação industrial, pois torna o processo de fabricação mais complexo e caro.
Encontrando o Eletrodo de Carbono Ideal
Um material frequentemente usado em LICs é o carbono em várias formas.
O grafite, por apresentar excelente eletronegatividade, é uma opção popular, mas sofre de baixa disponibilidade.
Alternativas de alta tecnologia podem ser grafeno, graphdiyne ou nanotubo de carbono, com características elétricas potencialmente ainda melhores, mas são ainda mais difíceis de produzir.
Fonte: Semantic Scholar
Opções de baixa tecnologia são carbono macio e duro, tipicamente derivados de materiais ricos em carbono através de pirólise térmica. Infelizmente, a estrutura altamente irregular de ambos mantém sua condutividade inferior ao grafite.
Foi aí que os pesquisadores tiveram a ideia que tanto aumenta a qualidade do carbono usado em seu LIC quanto recicla fluxos de resíduos da indústria da madeira.
E se eles usassem uma fonte de carbono que já está altamente organizada ao nível molecular para produzir seu eletrodo à base de carbono?
Carvão Ativado a partir de Madeira de Pinheiro
A região basca na Espanha, onde os pesquisadores estão localizados, é relativamente rica em florestas e possui uma indústria de processamento de madeira ativa. Isso significa que muita biomassa de madeira de pinheiro está disponível na forma de serragem nas serrarias da região.
Até agora, essa serragem tem sido principalmente descartada como resíduo, tendo poucas aplicações devido ao tamanho muito pequeno das partículas.
Carvão ativado é produzido a partir da ativação química de um material rico em carbono em altas temperaturas, usando agentes ativadores como KOH, H3PO4 ou H2O. Quando carbonizado, o produto tende a manter a morfologia e microestrutura do material de origem.
Os pesquisadores produziram material de eletrodo à base de carbono a partir da serragem, usando um forno e químicos simples (e baratos) como hidróxido de potássio e cloreto de hidrogênio.
Os pesquisadores descobriram que o processo poderia criar material de carbono com características melhores para material de bateria do que a produção clássica de carbono duro.
Fonte: Journal Of Power Sources
“Carbono é um termo muito geral, mas há muitos tipos diferentes. Nem toda biomassa fornece o carbono adequado para esta aplicação, mas demonstramos que resultados muito satisfatórios podem ser obtidos a partir da biomassa do pinheiro insignis.”
Ruiz de Larramendi
Construindo Baterias Melhores
Com esse material de carbono, os pesquisadores construíram seu LIC e o testaram.
Eles descobriram que o sistema experimental tinha uma densidade de energia de até 105 Wh/kg, mantendo 60 % da capacidade após 10.000 ciclos.
Este é um desempenho geral notável para um sistema de bateria, pois, por exemplo, um sistema LIC conectado à rede e realizando 10.000 ciclos, um por dia, ainda operaria com 60 % de eficiência após 27 anos.
O processo também melhorou radicalmente os eletrodos baseados em carbono anteriores, pois não exigiu material de difícil produção (grafeno, nanotubos etc.), nem dopagem cara do carbono.
No geral, todo o processo de fabricação foi relativamente de baixa tecnologia e econômico, tornando-o promissor para aplicações comerciais.
“O processo de produção dos eletrodos foi energeticamente eficiente. As temperaturas de síntese não excederam 700 °C,” e aditivos econômicos foram usados.
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Aplicações Futuras
De um protótipo de laboratório a um produto comercial, há muitas etapas que ainda precisam ser realizadas. Primeiro, otimizar o componente de íon de lítio dos LICs provavelmente permitirá maior densidade de energia e talvez até melhor durabilidade.
Por exemplo, estruturas de bateria em favo de mel foram demonstradas para melhorar radicalmente a durabilidade das baterias de íon de lítio, e o mesmo provavelmente pode ser dito dos LICs.
Uma caracterização adicional de quais materiais lenhosos são adequados ou não também deve ser feita, para saber se outras espécies de árvores e outras regiões poderiam fornecê-lo também.
“Constitui uma alternativa econômica e sustentável para melhorar capacitores convencionais de íon de lítio. Materiais originados da biomassa oferecem grandes oportunidades para desenvolver sistemas de armazenamento de energia de alta potência ecológicos e econômicos. É importante avançar nessa linha de pesquisa”
Ruiz de Larramendi – Professor at Universidad Del País Vasco
Portanto, provavelmente levará entre 5 a 9 anos antes que o primeiro LIC comercial usando esta descoberta esteja disponível para venda. Mas então poderia melhorar radicalmente a sustentabilidade da produção de baterias para dispositivos eletrônicos e o armazenamento de energia renovável.
No entanto, para veículos elétricos, a densidade de energia ligeiramente menor que as baterias puras provavelmente será um problema, portanto, outras soluções como baterias de estado sólido provavelmente vencerão os LICs.
(veja também “5 Best Solid-State Battery Stocks to Watch or Buy”)
Investindo em Tecnologias Avançadas de Baterias
As baterias estão no centro da tendência de eletrificação, que por si só é um esforço de vários trilhões de dólares que busca remover os combustíveis fósseis de nossas fontes de energia.
Você pode investir em empresas relacionadas a baterias através de várias corretoras, e pode encontrar aqui, no securities.io, nossas recomendações das melhores corretoras nos EUA, Canadá, Austrália, Reino Unido, e em muitos outros países.
Se você não está interessado em escolher empresas específicas de baterias, também pode considerar ETFs de baterias como o Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), o Lithium & Battery Tech ETF (LIT) da Global X, ou o WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, que proporcionarão uma exposição mais diversificada para capitalizar o crescimento da indústria de baterias.
Empresa de Armazenamento de Energia
Tesla
(TSLA )
O pioneiro indiscutível do mercado de veículos elétricos é a Tesla, que tem estado na vanguarda da revolução dos EVs.
Talvez a maior contribuição da Tesla não seja a tecnologia, mas a imagem dos EVs. O Roadster 1.0, com desempenho comparável a um Porsche (e um preço bastante semelhante), mudou completamente as expectativas sobre os EVs.
Sim, os EVs podem reduzir as emissões de carbono e ser “verdes”. Mas, de repente, eles também ganharam um fator “descolado”. Isso transformou os EVs de um “sacrifício necessário para salvar o planeta” em “o futuro do transporte”.
A Tesla também busca se tornar a primeira empresa a alcançar condução totalmente autônoma/robô-táxi, contando com cada Tesla nas estradas para fornecer um fluxo incomparável de dados, superando todos os seus concorrentes combinados.
Fonte: Tesla
Juntamente com sistemas robóticos, bem como o supercomputador Cortex (um dos maiores clusters de treinamento de IA do mundo), os carros autônomos solidificaram a imagem da Tesla como uma empresa de ficção científica que vai além dos carros elétricos.
Fonte: X
Os carros da Tesla são alimentados por algumas das melhores baterias do mundo. Elas foram fornecidas pela Panasonic, depois pela CATL e mais recentemente pela BYD, além de produzir seu próprio design.
Por fim, a Tesla está ativa no setor de energia, com um negócio de painéis solares (Solar Roof) e baterias fixas para residências (Powerwall) e em escala de utilidade (Megapack).
Fonte: Tesla
Esta ainda é uma linha de negócios incipiente, mas pode, a longo prazo, tornar-se tão grande quanto a parte de fabricação de veículos da Tesla.
Já foram implantados 10 GWh do Megapack em mais de 1.500 locais, com o ritmo de instalação aumentando rapidamente.
Fonte: Tesla
Entre as vendas de carros que crescem rapidamente e os sistemas de baterias em escala de utilidade que crescem ainda mais rápido, a Tesla é tanto uma consumidora quanto fornecedora líder de baterias no mundo.
E talvez em breve, igualmente líder em veículos autônomos, robótica e IA.
A Tesla é uma das empresas mais valiosas do mundo, com um preço de ação que disparou nos últimos anos. E grande parte de sua capitalização de mercado atual reflete forte otimismo sobre seu futuro.
Isso tem sido um pouco menos verdadeiro após a euforia pós-eleição de Trump, que parece estar revertendo, talvez em parte devido às controvérsias envolvendo o papel de Elon Musk no DOGE.
Portanto, mesmo com tecnologia impressionante, os investidores vão querer verificar se o preço que pagam pela Tesla é justificado pelo crescimento futuro e se o sentimento em torno da empresa ainda é tão forte como antes.
Últimas Notícias sobre a Tesla
Referência do Estudo:
1. Jon Rodriguez-Romero, Idoia Ruiz de Larramendi, Eider Goikolea. (2025). Journal of Power Sources. Volume 629, 15 fevereiro de 2025, 235961 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S037877532401913X?via%3Dihub
