Brasil está prestes a dar primeiro passo na fabricação de baterias de veículos elétricos

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O espaço físico já existe. Fica no campus da Federação das Indústrias do Paraná (Fiep), em Curitiba. Um salão amplo, cercado de laboratórios dotados de equipamentos de ponta e pesquisadores capacitados para revolucionar o segmento automotivo no Brasil. Além das instalações, também já tem muita pesquisa em tecnologia. Agora, falta o sinal verde para começar a implantação do que será a primeira planta pré-industrial voltada para a fabricação de baterias de íons de lítio para veículos elétricos do país. E, se tudo correr dentro do esperado, até 2026 de lá deve sair a primeira leva deste tipo de bateria 100% nacional para o mercado.

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O projeto é do Instituto Senai de Inovação, que faz parte do Sistema Fiep. Um centro de pesquisa que nasceu da necessidade de criar soluções para tornar a indústria mais competitiva. Uma das frentes de atuação é o ramo de energia, e as baterias, especialmente, são um dos pontos fortes no setor de Eletroquímica. Desde quando surgiu, em 2018, o instituto evolui nas pesquisas com o objetivo de dominar a aplicação de diferentes materiais, como nióbio, alumínio e cobre, para a produção de baterias para usos diversos – inclusive as automotivas.

O passo mais importante nessa frente deve ser dado com a implantação da nova planta, que será dotada de infraestrutura e equipamentos industriais necessários para produzir o que se chama de "lotes pioneiros" de baterias. “Esses lotes seriam compostos por pequenas quantidades, como 100, 200 ou 300 baterias, produzidas para fins de teste e validação”, explica o pesquisador-chefe de Eletroquímica do Instituto Senai de Inovação, Marcos Berton.

Isso significa que a unidade deve passar da escala de laboratório para chegar ao padrão industrial. “Vamos a uma escala operacional, de nível 7, a ponto de produzir a bateria pronta para colocar em um veículo”, detalha o pesquisador, referindo-se ao Nível de Maturidade Tecnológica, ou Technology Readiness Level (TRL). O índice é usado para avaliar a progressão de uma tecnologia desde a fase de pesquisa e desenvolvimento até a implementação no mercado. A etapa 7 é uma das últimas e diz respeito à demonstração do produto em ambiente operacional. Ou seja, tal como poderá ser reproduzido pela indústria.

Investimentos e apoio de outras indústrias devem garantir a cadeia de valor

O investimento inicial no projeto, de valor ainda não divulgado, será proveniente do programa Rota 2030 do Ministério do Desenvolvimento, Indústria, Comércio e Serviços (MDIC). A empreitada tem o apoio de pelo menos 20 indústrias instaladas no Brasil, que vão do setor de mineração ao automotivo, para garantir o desenvolvimento da chamada “cadeia de valor” do negócio.

“A proposta é usar materiais nacionais, testar as células, montar os packs (conjunto de células que formam uma bateria), validá-los e homologá-los. Quando tivermos aqui essa planta, mostrando que sabemos fazer baterias, é questão de tempo obter investimento nacional ou internacional para montar uma unidade de fabricação no Brasil, sem dependência de insumos de fora”, antecipa Berton.

Assim que der início à implantação da unidade, o instituto deve passar à especificação e compra dos equipamentos necessários à operacionalização da planta, o que deve levar cerca de 2 anos.

Com isso, espera-se que tudo já esteja funcionando, com montagem de baterias de carros em tamanho real, até 2026. “Nossa expectativa, inclusive, é que dentro desse prazo da execução do projeto já tenha uma empresa montando sua unidade fabril”, diz o pesquisador-chefe, com base na aposta de ter um produto que possa ser fonte de investimento por parte das indústrias parceiras interessadas.

Pesquisas avançadas em baterias

O domínio da tecnologia permitirá que empresas fabricantes de baterias garantam uma produção 100% nacional. Hoje, mesmo que o Brasil consiga produzir material de alto valor agregado para compor as baterias, a fabricação das células, em si, é toda feita fora.

Mas mesmo chegar a este material foi um desafio, que contou também com as pesquisas desenvolvidas em Curitiba. Recentemente, o Senai-PR firmou um consórcio com 11 fabricantes de baterias de chumbo-ácido, usadas em veículos de partida start-stop, modelo que liga e desliga quando o carro para. O resultado foi 15% de economia de combustível, com um produto mais competitivo já em processo de fabricação por 4 das 11 indústrias participantes – a maior parte, de pequeno e médio porte.

Com a percepção do interesse crescente do mercado em eletromobilidade, os pesquisadores começaram, então, a mapear as tendências globais e iniciar projetos de pesquisa para compreender melhor as baterias para veículos elétricos.

Metalúrgica investe no mercado de baterias

Durante este processo, o instituto recebeu a visita da brasileira CBMM, líder global na produção e comercialização de produtos de nióbio. A companhia, com sede em Araxá (MG), é especialista na tecnologia de nióbio e decidiu investir no projeto de desenvolvimento de compostos para aplicação em baterias. “Nesses três primeiros anos de desenvolvimento, mostramos à CBMM que o nióbio conferia propriedades interessantes, como recarga rápida”, explica o pesquisador.

O instituto se tornou uma das frentes de inovação da empresa, que conta hoje com mais de 40 projetos em parcerias com universidades e institutos de pesquisa em todo o mundo e desenvolve tecnologias com óxidos de nióbio para baterias de íons de lítio avançadas, que permitem recarga ultrarrápida, além de mais estabilidade, menor risco de explosão e maior vida útil.

Apenas para a frente de baterias de íons de lítio, a CBMM destinou, em 2022, um total de R$ 72 milhões. Em 2023, os investimentos que visam a acelerar novos desenvolvimentos em materiais para baterias devem chegar a R$ 94 milhões.

Este ano, a companhia deve apresentar um projeto com a Volkswagen Caminhões e Ônibus e a Toshiba, que aplicará uma bateria de recarga rápida, em menos de 10 minutos, em um ônibus elétrico. “A bateria será feita no Japão, mas o material que confere essa propriedade de recarga rápida é produzido no Brasil com alto valor agregado”, ressalva.

Pesquisadores também trabalham com outros materiais

Os pesquisadores do Senai-PR trabalham ainda com pesquisas de outros materiais para compor as baterias de veículos elétricos, como alumínio e cobre. No caso do cobre, o desafio é desenvolver folhas de espessura adequada para uso veicular, as chamadas folhas de cobre eletrolítico. Embora o Brasil já produza folhas de cobre a 50 micrometros, elas precisam chegar a no máximo 9 micrometros para serem usadas na eletromobilidade.

“O país ainda não tem maquinário para reduzir a espessura da folha e uma máquina dessas custa US$ 19 milhões. Por isso estamos fazendo uma proposta para um grupo de empresas que trabalha com essas folhas para que a gente desenvolva aqui um processo de fabricação nessa espessura”, adianta. O que poderia atender inclusive a outras aplicações, como os celulares de tecnologia 5G.

Quando isso vai chegar ao consumidor?

Se tudo der certo e tantas tecnologias diferentes convergirem para criar alternativas na composição das baterias para veículos elétricos, a tendência é que o mercado cresça, concretizando finalmente as previsões de redução do preço do carro elétrico de forma significativa.

Atualmente, as baterias representam 45% do valor do veículo. “Por isso, o Brasil precisa dominar a tecnologia de fabricação dessas baterias e seus insumos, incluindo a mineração”, afirma Marcos Berton.

E aí entra um ponto importante. A mineração representa hoje cerca de 3% do PIB nacional, podendo chegar a 5% devido à demanda por baterias. Além de ser responsável por 50% do saldo positivo da balança comercial brasileira. “Portanto, é crucial incentivar a mineração no país e aproveitar as oportunidades de transformação dessas commodities. Não que deixaremos de exportar minério, mas precisamos viabilizar que pelo menos parte dele se torne material de alto valor agregado. E com material e domínio tecnológico, teremos a possibilidade de ‘n’ aplicações”, avalia.

Novas aplicações atraem a indústria, que produz mais e se torna mais competitiva. O resultado é a redução, lá na ponta, no custo para o consumidor. Não é possível dizer, ainda, de quanto será essa redução, nem de quando ela virá em percentagens tão significativas, a ponto de deixar o carro elétrico em pé de igualdade – ou quase – com o veículo a combustão.

“Ainda não estamos pensando em preço porque temos que ter o domínio da tecnologia. Uma vez que isso aconteça, é questão de tempo (baratear), porque o preço é ditado pelo mercado. Mas se tirarmos da conta somente a variação cambial e os valores de transporte da importação, que são altíssimos, já dá para garantir que teremos baterias mais baratas.”

Reciclagem e segunda vida

Se a produção de baterias para veículos elétricos vai aumentar, a solução para dar conta delas no final da vida útil precisa acompanhar essa expansão. De olho nos conceitos de economia circular e diminuição da pegada de carbono, o instituto já trabalha na reciclagem de baterias de íons de lítio.

Para Marcos Berton, se mais de 99% das baterias de chumbo-ácido são recicladas no país, não há por que não ser igual com as outras. Em um projeto conjunto com a BMW Group Brasil e a metalúrgica Tupy, o Senai-PR faz a recuperação de todos os elementos presentes nas células de íons dos veículos elétricos, possibilitando a fabricação de novas baterias.

Os componentes da bateria são extraídos pelo processo de hidrometalurgia, que se utiliza do meio líquido para separar os materiais e, depois, torná-los sólidos novamente. Nos laboratórios do instituto, os pesquisadores já trabalham com a reciclagem das baterias aposentadas dos veículos BMW i3.

O objetivo é que, no final, haja uma indústria nacional de grande porte dedicada a este fim. “É um serviço completo, visando a um ciclo de vida sustentável para as baterias”, garante Berton, que observa: antes de reciclar, ainda é possível dar um segundo uso às baterias que não servem mais para os carros. “Elas podem ser usadas para armazenar energia”, diz, antecipando uma necessidade da geração distribuída que, assim como os carros, ainda esbarra no preço dos sistemas de armazenamento. Uma dupla solução para desafios convergentes.