Alternativas ao cobalto, este diamante sangrento das baterias

Minério de cobalto bruto

Quando John Goodenough criou a primeira bateria recarregável de íons de lítio em Oxford em 1980 [mais precisamente, ele desenvolveu um cátodo para ele / aprox. perev.], ele precisava de cobalto. As experiências já demonstraram que este metal possui uma alta densidade de energia e é ideal para baterias pequenas que requerem muita energia. Portanto, Gudenaf extraiu o cobalto por conta própria, aquecendo precursores a temperaturas muito altas.

Hoje, o cobalto está presente na maioria das baterias de íon-lítio comerciais - mas você precisa pagar por isso. Sim, este metal prateado é caro. Mas tem um preço mais baixo: uma longa história de violações dos direitos humanos, incluindo o uso de crianças na mineração relacionadas à produção de metal na República Democrática do Congo . As empresas que produzem eletrônicos e carros elétricos não querem pagar por isso e demonstram seu envolvimento nessas atrocidades; portanto, tentaram reduzir a quantidade de cobalto usado. A Panasonic, fornecedora de baterias da Tesla, anunciou em junho o desenvolvimento de baterias que não exigem cobalto. Eles recrutaram a ajuda de cientistas: Gudenaf e outros especialistas já desenvolveram baterias recarregáveis ​​que não requerem cobalto.


A mineradora trabalha na antiga mina industrial de cobre e cobalto Tilvisembe, perto de Kolwezi , capital da província de Lualaba, no sul do Congo. Junho de 2016.

As baterias têm um ânodo, uma extremidade positiva, geralmente usando grafite, e um cátodo, uma extremidade negativa, contendo uma combinação de lítio, cobalto e oxigênio. Provavelmente, você está lendo este texto em um dispositivo que contém essa bateria. Em veículos elétricos, o cátodo geralmente contém mais níquel do que dispositivos menores - o que reduz a pressão na cadeia de suprimento de cobalto, mas essas baterias geralmente são mais caras e correm maior risco de combustão espontânea em aeronaves, como no infame Samsung Galaxy Note 7. Elétrons na órbita externa de um átomo o cobalto é emparelhado, o que significa que é pequeno, denso e forma facilmente camadas.

Mas uma nova onda de pesquisadores de baterias, incluindo Gudenaf, está mudando para materiais como manganês e ferro. Em vez de camadas, esses elementos são ligados a uma estrutura semelhante ao sal-gema . Os cátodos de sal-gema já são usados ​​em alguns dispositivos, mas até agora não possuem a mesma alta densidade de energia que o cobalto ou o níquel.

Pesquisadores e empresas estão tentando encontrar alternativas. "O cobalto é caro e as pessoas vão tentar não usá-lo", diz Goodenough, ainda professor de engenharia da Universidade do Texas. Nos últimos dois anos, o custo do cobalto quadruplicou e, embora a maior parte seja usada por dispositivos eletrônicos portáteis, as baterias de veículos elétricos exigirão quase 1000 vezes mais cobalto que o telefone. E levando em conta as mudanças climáticas antropogênicas, mais e mais pessoas estão mudando o motor de combustão interna para elétrico. E se essa tendência pode ser útil para o planeta, os preços do cobalto continuam a subir.

O cobalto é um subproduto da produção de outros metais, como níquel e cobre, mas também existe na crosta terrestre e de forma independente, e as minas para sua extração estão localizadas principalmente no Congo. Em 2016, o Washington Post conduziu uma investigação sobre uma cadeia de suprimentos de cobalto anteriormente desconhecida e revelou o uso de trabalho infantil e a falta de equipamento necessário.

Obviamente, há outra maneira de evitar os perigos da mineração: reutilização. Mas as baterias de íon-lítio duram tanto que, nos próximos 10 anos, o número de pessoas que as comprarão superará o número de pessoas que se livrar delas, explica Elsa Olivetti , professora de fontes de energia do MTI. Em outubro passado, ela publicou um documento concluindo que a oferta de cobalto teria que ser aumentada muito rapidamente para atender à demanda nos próximos dois anos, especialmente com o aumento no número de veículos elétricos. Apesar do progresso no desenvolvimento de cátodos e mineração de cobalto observado nos últimos oito meses, "acho que a conclusão geral é que precisamos pensar cuidadosamente sobre o cobalto", escreve ela. "Mas as pessoas já começaram a fazer isso", desenvolvendo cátodos com substâncias estáveis ​​e com alta densidade energética, como fósforo e ferro.

Mas os pesquisadores estão procurando maneiras de ir além das baterias em camadas e de sal de rocha - estão desenvolvendo baterias de estado sólido. Eles podem precisar de mais lítio, mas não necessariamente de cobalto, e serão muito mais seguros do que as modernas baterias de íons de lítio. Empresas automotivas como BWM, Toyota e Honda estão pesquisando essas baterias, mas Olivetti acredita que essa tecnologia não estará pronta para entrar no mercado até 2025. Até então, as empresas tentarão mitigar os efeitos das baterias de cobalto. Empresas como Apple e Samsung aderiram à iniciativa Responsible Cobalt para lidar com os piores impactos sociais e ambientais da cadeia de suprimentos. Recentemente, a Apple começou a comprar cobalto diretamente de mineradoras para garantir que os fornecedores obtenham padrões de trabalho aceitáveis ​​em seus locais de trabalho.

Goodenough ainda trabalha com cobalto, apesar de ter 96 anos. E embora ele tenha desenvolvido uma bateria que funciona sem cobalto, ele não acha que os dias da bateria gastados um milímetro de nossos ouvidos estejam contados. Ele diz que, embora o custo do cobalto seja alto, o design original da bateria de íons de lítio ainda é bom o suficiente [o sobrenome do inventor Goodenough consiste em duas palavras, suficientemente boas, o que significa "suficientemente bom" / aprox. transl.].