Sustentabilidade
Níquel Verde: Impulsionando o Futuro da Energia Limpa
O mundo está atualmente passando por uma transição para energia verde e as baterias estão desempenhando um papel fundamental nessa jornada. Como componentes cruciais em várias tecnologias modernas, as baterias recarregáveis estão alimentando tudo, desde smartphones e laptops até veículos elétricos (EVs) e sistemas de armazenamento de energia.
Entre os tipos de baterias, baterias de íon‑lítio são as mais populares e amplamente utilizadas. Um ingrediente chave dessas baterias é o níquel (Ni), o quinto elemento mais comum em nosso planeta.
Ele não está apenas amplamente encontrado na crosta e no núcleo da Terra, mas também é um elemento comum em meteoritos, junto com o ferro. Ocorrendo naturalmente no solo e na água, o níquel é um nutriente essencial para as plantas.
O níquel possui muitas propriedades físicas e químicas excepcionais, que o tornam essencial em centenas de milhares de produtos. Estas incluem um ponto de fusão alto de 1453 °C, resistência à corrosão e oxidação, alta maleabilidade, reciclabilidade e propriedades magnéticas à temperatura ambiente.
Ele também se alia facilmente, principalmente com cromo e outros metais, para produzir aços inoxidáveis e resistentes ao calor.
Usado em 1,97 milhão de toneladas de aço inoxidável e 210 quilotoneladas de ligas não ferrosas a cada ano, o níquel tornou‑se um elemento altamente estratégico e difícil de substituir. Essas aplicações aumentam a longevidade dos produtos e a eficiência dos motores, respectivamente, contribuindo assim para a sustentabilidade.
Embora o aço inoxidável represente a maior parte (65%) dos usos do níquel, as baterias são o segundo maior caso de uso, com 16%.
O níquel é utilizado em baterias para oferecer maior densidade de energia e maior capacidade de armazenamento a um custo menor. Com a fabricação e adoção de veículos elétricos em ascensão e os sistemas de armazenamento de energia se tornando mais cruciais do que nunca para equilibrar a demanda e a oferta de energia, a demanda por níquel está em trajetória ascendente.
Em termos numéricos, 70% da produção anual global atual de níquel, ou 3 milhões de toneladas, será direcionada ao setor de aço inoxidável, enquanto outros 3 milhões de toneladas de Ni deverão ser necessários apenas para a produção de baterias até 2040. Esse Ni adicional será impulsionado pela descarbonização do setor de transporte através do uso de eletrodos de bateria à base de Ni em veículos elétricos.
Como resultado disso, a demanda global por níquel dobrará para 6 milhões de toneladas por ano.
Depósitos de Níquel Ricos em Quantidade, Complexos em Qualidade
Sendo um metal relativamente abundante, o níquel é encontrado em toda parte no ambiente. No entanto, apenas em quantidades traço. Sempre presente no solo, concentrações mais altas de níquel podem ser encontradas em vários minérios minerais, incluindo óxidos, sulfetos e silicatos.
Globalmente, os recursos de níquel são estimados em cerca de 350 milhões de toneladas, com os principais depósitos de níquel encontrados na Austrália, Indonésia, África do Sul, Rússia e Canadá. Essas cinco nações juntas detêm mais de 50% dos recursos mundiais de níquel.
Embora quase 80% do níquel extraído tenha sido nos últimos trinta anos, as reservas do elemento ainda cresceram. Isso se deve ao aumento da exploração por empresas de mineração, melhor conhecimento de novos depósitos em áreas remotas e tecnologias aprimoradas que permitem processar mais níquel, especialmente minérios de níquel de baixa qualidade.
Quando se trata da produção de níquel, 60% depende de minérios de sulfeto de alta qualidade com teor de Ni de 1,5–4 % em peso. O restante provém de variantes de minério de baixa qualidade como lateritos, que têm um teor médio de Ni de 1,5 % em peso. Estes são subdivididos em duas variantes: saprolito e limonita.
Curiosamente, as reservas de níquel em terra são distribuídas inversamente, o que significa que 60% do Ni total disponível na natureza é encontrado em lateritos. Apenas 40% do Ni está presente em depósitos de minério de sulfeto, onde ele existe principalmente na forma de minerais ricos em níquel binários e ternários discretos, como NiS, Ni2FeS4 e (Co,Ni)3S4.
O que torna os minerais de sulfeto uma opção preferível é sua simplicidade química. Isso permite a separação eficiente de ganga (material comercialmente sem valor que envolve ou está intimamente misturado ao mineral desejável) das impurezas dos compostos que contêm níquel, usando métodos tradicionais como flotação por espuma.
É claro que o problema é que as reservas de sulfetos de Ni são finitas e estão diminuindo, sendo incapazes de atender à demanda global de níquel em rápido crescimento. Isso cria a necessidade de produzir níquel de forma sustentável a partir de lateritos de baixa qualidade, mas abundantes.
Nesses depósitos, o níquel não é encontrado como minerais discretos; ao contrário, ele está dissolvido em complexos silicatos de magnésio ou óxidos de ferro. Isso inclui silicatos de magnésio (Mg) (namely, saprolitos) como (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 e (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Ele também substitui parcialmente o ferro (Fe) na limonita, como a goetita (Fe,Ni)OOH.
A complexidade dos minérios de níquel de baixa qualidade, tanto em termos químicos quanto minerais, limita a extração eficiente e sustentável de níquel para tecnologias verdes downstream.
Para superar esse problema fundamental, pesquisadores do Instituto Max Planck de Materiais Sustentáveis (MPI‑SusMat) criaram uma técnica inovadora, livre de carbono e que economiza energia, para extrair níquel para aço inoxidável, baterias e ímãs.
Custos Ambientais da Produção Convencional de Níquel
Embora o níquel desempenhe um papel crucial na fabricação de baterias, a produção desse elemento não é realmente ecológica, como ocorre com a maioria da extração e processamento de metais.
No caso do níquel, seu impacto negativo no meio ambiente inclui poluição do ar, poluição da água, erosão do solo, degradação da terra, desmatamento, resíduos tóxicos, perda de biodiversidade e mais. A produção de níquel também é um processo intensivo em energia, que contribui para as emissões de gases de efeito estufa (GEE).
A produção convencional de níquel realmente emite cerca de 20 toneladas de CO2 por tonelada de níquel. Em 2019, a mineração de níquel foi responsável por cerca de 120 milhões de toneladas métricas de dióxido de carbono equivalente (CO2e) em todo o mundo.
De acordo com o estudo do MPI‑SusMat, a pegada geral da indústria é de cerca de 20‑27 toneladas de CO2e por tonelada de níquel, o que é mais de 10 vezes o do aço, que tem 2,3 toneladas de CO2e por tonelada. Assim, o níquel é um metal altamente nocivo ao meio ambiente para minerar.
As emissões de CO2 são o principal motor das mudanças climáticas, e se a indústria de produção de níquel deseja combatê‑las e tornar‑se neutra em carbono, suas emissões de carbono devem ser reduzidas drasticamente.
Curiosamente, os esforços globais para reduzir as emissões de carbono envolvem a tendência de eletrificação, onde o uso de combustíveis fósseis está sendo substituído por eletricidade. No entanto, essa mudança depende fortemente do níquel, o que reduz significativamente o impacto das iniciativas e levanta preocupações sobre a transferência da carga ambiental para a metalurgia. Segundo o primeiro autor do estudo, Ubaid Manzoor, pesquisador de PhD no MPI‑SusMat:
“Se continuarmos produzindo níquel da maneira convencional e usá‑lo para eletrificação, estaremos apenas transferindo o problema em vez de resolvê‑lo.”
Portanto, com sua nova forma de produzir níquel, os pesquisadores estão oferecendo um caminho sustentável para remover o metal dos minérios onde o plasma de hidrogênio substitui o carbono, tornando o processo livre de CO2, o que também economiza energia e tempo. Notavelmente, ele utiliza minérios de níquel de baixa qualidade, que foram negligenciados devido à sua complexidade.
Atualmente, o processamento industrial desses minérios, nomeadamente Ni‑laterita, é ditado pela estrutura cristalográfica das fases que hospedam Ni e pelo teor de Ni e Fe no minério.
Os minérios de limonita com seu baixo teor de Ni e MgO (<4 wt% Mg) são geralmente processados por lixiviação ácida de alta pressão (HPAL) para recuperar Ni e cobalto (Co), quando presentes. A demanda de energia para isso é bastante massiva, variando entre 230‑570 GJ por tonelada de Ni, o que supera significativamente os 22 GJ por tonelada exigidos para o aço.
Diante desse cenário preocupante, a abordagem do estudo promete uma saída promissora das técnicas industriais convencionais. Ao substituir os agentes redutores baseados em carbono (C) e enxofre (S) por hidrogênio, o estudo minimiza as emissões diretas de CO2 e dióxido de enxofre (SO2).
Ele também contorna o uso de ácidos nocivos como o ácido sulfúrico (H2SO4) no HPAL e elimina a necessidade de tratamentos pré‑ e pós‑custosos.
Uma Revolução no Processamento de Níquel Alimentado por Hidrogênio em Um Só Passo
A pesquisa, apoiada pelo Advanced Grant do Conselho Europeu de Pesquisa, foi publicada na revista Nature. Ela detalha o novo processo de extração de níquel1.
Sua abordagem completamente diferente é um processo de redução por fusão de toda a carga de minério seco em um único passo metalúrgico usando plasma de hidrogênio.
Este processo integra calcinação, fusão e refino em um único passo. Todas essas operações ocorrem simultaneamente e em um único forno. Isso permitiu à equipe acessar diretamente ferroníquel de alta qualidade, um material metálico composto de ferro e níquel e usado como agente de liga, a partir da carga de minério seco em um único passo.
Com ‘passo único’, os pesquisadores referem‑se à produção de ferroníquel refinado a partir de minério seco em um único processo metalúrgico, em comparação com a rota RKEF. RKEF, ou Forno Rotativo‑Forno Elétrico, é um método para produzir ferroníquel a partir de minérios de níquel laterítico. Ele envolve três estágios: calcinação do minério seco, que depois é fundido em um forno de arco elétrico (EAF), e, por fim, refino para reduzir as impurezas a níveis aceitáveis.
Em contraste, o processo de Redução por Fusão de Plasma de Hidrogênio (HPSR) cobre tudo isso em um único passo.
Com sua abordagem, os pesquisadores produziram ligas de ferroníquel refinado de alta qualidade com cinética de redução rápida. A liga contém impurezas mínimas graças ao controle termodinâmico da atmosfera do forno, que permitiu a redução seletiva do níquel. Manter o silício (Si) abaixo de 0,08 % em peso, o cálcio (Ca) sob 0,09 % em peso e o fósforo (P) quase 0,00 % em peso possibilitou a eliminação de refino adicional.
“Ao usar plasma de hidrogênio e controlar os processos termodinâmicos dentro do forno de arco elétrico, conseguimos decompor a estrutura complexa dos minerais em minérios de níquel de baixa qualidade em espécies iônicas mais simples – mesmo sem usar catalisadores.”
– Autor correspondente Professor Isnaldi Souza Filho, chefe do grupo “Sustainable Synthesis of Materials” no MPI‑SusMat
Operável completamente com energia renovável, o novo processo apresentado substitui combustíveis e redutores baseados em carbono por eletricidade renovável e hidrogênio. Dessa forma, oferece até 18 % de economia de energia e até 84 % de redução nas emissões de CO2s.
Evidências experimentais do estudo apoiam o HPSR em um passo como uma alternativa sustentável para a produção de metais a partir de óxidos e silicatos, expandindo as opções de matéria‑prima para minerais de baixo custo e baixa qualidade.
No geral, essa abordagem sustentável permite o uso benéfico do níquel em tecnologias de energia sustentável, ao mesmo tempo que mitiga o dano ambiental causado por sua produção. O mesmo processo também pode ser aplicado a outro elemento chave de baterias, o cobalto.
Notavelmente, a ampliação do processo para aplicações industriais é possível, sendo este o próximo passo da equipe. Isso exigirá a implementação de arcos curtos com altas correntes, uso de injeção de gás ou integração de um dispositivo externo de agitação eletromagnética sob o forno. Isso garantirá que o metal fundido não reduzido alcance continuamente a interface de reação, pois é apenas lá que a redução dos minérios de níquel em espécies iônicas mais simples ocorre.
Isso pode ser feito por meio de métodos industriais bem estabelecidos, que permitem que o novo método seja integrado aos processos existentes.
Investindo em Níquel Verde
Tesla (TSLA ) é um dos principais nomes impulsionando a busca por fontes de níquel mais limpas. Com os veículos elétricos dependendo fortemente de baterias ricas em níquel, a empresa começou a garantir suprimentos de produtores que focam em menores emissões e melhores padrões de mineração, como as operações da BHP (BHP ) na Austrália.
E quando a Tesla escolhe níquel mais verde, isso influencia como o resto da indústria pensa sobre o fornecimento, razão pela qual ela desempenha um papel tão central neste setor.
Tesla (TSLA )
Durante a teleconferência de resultados do segundo trimestre de 2020 da empresa, Musk instou os mineradores a investirem em “mineração de níquel ambientalmente amigável em alto volume” em preparação para o aumento da produção de veículos elétricos nos próximos anos.
Em 2022, a empresa firmou um acordo com a companhia de metais Talon (TSX:TLO) para fornecer níquel de seu Projeto Tamarack de alta qualidade em Minnesota. A parceria foi “para a produção responsável de materiais de bateria diretamente da mina ao cátodo da bateria”, disse o CEO da Talon, Henri van Rooyen, na época, observando que a empresa possui a “menor pegada de CO2 incorporada na indústria”.
Enquanto isso, a Tesla elogiou a abordagem inovadora da Talon para a descoberta, desenvolvimento e produção de materiais de bateria, que inclui o armazenamento permanente de carbono e a exploração de extrações de materiais inovadores.
No mesmo ano, a Tesla também assinou um contrato de longo prazo com a Vale para fornecer níquel de baixo carbono de suas operações canadenses.
Mesmo antes disso, a Tesla se uniu ao BHP Group, com capitalização de mercado de US$ 127,7 bilhões e sede na Austrália, que está envolvido na produção de níquel de baixo carbono para veículos elétricos, para melhorar a resiliência da cadeia de suprimentos de baterias e reduzir as emissões de carbono.
No final do ano passado, a BHP iniciou a construção de sistemas solares e de armazenamento de energia em baterias off‑grid para alimentar sua operação Nickel West Mount Kit e Leinster, que fornecerá o elemento à Tesla.
O projeto é “o primeiro projeto de energia renovável de grande escala off‑grid da BHP em nossas operações globais e, significativamente, removerá o equivalente a até 23.000 carros com motor de combustão das estradas a cada ano, apoiando nossas metas de redução de gases de efeito estufa”, disse a presidente de ativos da BHP Nickel West, Jessica Farrell.
Quanto ao desempenho de mercado da Tesla, suas ações estão atualmente negociando a US$ 340,20, ainda com queda de quase 14 % neste ano, após uma recuperação do mínimo de US$ 217,80 registrado no mês passado. Essa recuperação fez com que as ações da TSLA agora avançassem lentamente em direção ao quase US$ 484 de recorde histórico (ATH) atingido em dezembro de 2024.
(TSLA )
Agora, a capitalização de mercado da Tesla está finalmente acima de US$ 1 trilhão (US$ 1,2 trilhão exatamente), enquanto seu EPS (TTM) é 1,82 e o P/E (TTM) é 191,36.
Enquanto isso, os resultados financeiros do primeiro trimestre de 2025 mostram uma queda de 9 % na receita em relação ao ano anterior, para US$ 21,3 bilhões. Uma queda robusta de 20 % foi registrada na receita automotiva, para US$ 14 bilhões, enquanto a receita de créditos aumentou 37,7 % para US$ 595 milhões, e a receita de geração e armazenamento de energia subiu 67 % para US$ 2,73 bilhões.
Além disso, observou‑se uma queda no lucro líquido para US$ 409 milhões, ou 12 centavos por ação, enquanto o lucro operacional caiu para US$ 400 milhões, resultando em margem operacional de 2,1 %.
Além dos incentivos de vendas e dos preços médios de venda mais baixos, a queda foi atribuída à necessidade de atualizar as linhas em suas fábricas para começar a produzir versões renovadas do SUV Model Y.
Durante esse período, a Tesla produziu pouco mais de 362.000 veículos e entregou um pouco mais de 336.000 veículos. “Embora a troca das linhas do Model Y em todas as quatro fábricas tenha causado a perda de várias semanas de produção no Q1, a ramp‑up do Novo Model Y continua bem”, observou a empresa em seu press release.
A Tesla também implantou 10,4 GWh de produtos de armazenamento de energia no Q1 de 2025. A empresa observou que o crescimento da infraestrutura de IA está “criando uma oportunidade desproporcional” para esse segmento estabilizar a rede.
Em seu material para acionistas, o fabricante de automóveis alertou os investidores sobre a “incerteza” nos mercados devido à rápida evolução da política comercial que afeta negativamente as costas e a cadeia de suprimentos. A “dinâmica” e o “sentimento político em mudança” são esperados pela Tesla para impactar a demanda por seus produtos no curto prazo.
Nesse cenário, a Tesla enfrenta concorrência dos concorrentes chineses de menor custo no mercado de veículos elétricos e da Waymo da Alphabet (GOOG ) no setor de robotáxi.
Conclusão
O níquel é uma base da transição para energia limpa, mas seus métodos tradicionais de extração prejudicam o meio ambiente e minam os próprios objetivos que ajuda a alcançar.
Nesse contexto, inovações como a fusão por plasma de hidrogênio oferecem um caminho promissor para descarbonizar a produção de níquel. Essa abordagem de produção de níquel verde do MPI‑SusMat também abre a porta para uma eletrificação mais sustentável do setor de transporte. Sem mencionar que a liga de níquel criada a partir de minério de baixa qualidade pode ser usada diretamente na produção de aço inoxidável e, após maior refino, como material de eletrodo em baterias. Até mesmo o resíduo (escória) produzido durante o processo pode fornecer um recurso valioso para a indústria da construção.
Portanto, o novo processo sustentável de produção de níquel oferece potencial significativo para escalar e avançar os veículos elétricos e o armazenamento em rede, prometendo um futuro mais verde!
Estudos Referenciados:
1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Níquel sustentável viabilizado pela redução baseada em hidrogênio. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7
