Cientistas transformam fezes e urina em bateria de carros elétricos

Na busca por alternativas sustentáveis ao combustível fóssil, cientistas da Universidade de Córdoba, na Espanha, divulgaram que avançaram na produção de um componente essencial para a produção de baterias de lítio-enxofre: o carvão ativado. A fonte é pouco usual: o lodo de esgoto, formado basicamente por fezes e urina.

Este é um trabalho de pesquisadores do Instituto Químico de Energia e Meio Ambiente (IQUEMA) da universidade espanhola. E o estudo foi empírico, já que os cientistas testaram seu sistema na estação de tratamento de esgoto local. "Este é um grande avanço que conseguimos utilizando um resíduo que considerávamos problemático", destacam.

A bateria de lítio-enxofre é significativamente mais leve, mantendo a mesma energia utilizável das baterias de íons de lítio atuais, o que possibilita maior alcance, melhor manuseio e desempenho aprimorado. Além disso, a tecnologia tem o potencial de melhorar a velocidade de carregamento rápido em até 50%. Espera-se que as baterias de lítio-enxofre tenham um custo inferior à metade do valor por kWh das atuais baterias de íons de lítio.

Processamento do lodo

A tecnologia para transformar lodo de de esgoto em carvão ativado emprega os biodiscos, já em uso no processo de tratamento, e aplica uma sequência de etapas químicas e térmicas para converter o resíduo em material de alto valor tecnológico.

O processo envolve as seguintes fases:

1. Secagem do lodo: o material pastoso e de odor desagradável é preparado para transformação.
2. Adição de potássio: o agente químico modifica a estrutura do lodo, aumentando sua porosidade.
3. Pirólise termoquímica: em forno a 800 °C, a matéria orgânica é convertida em carbono.
4. Moagem: o carbono obtido é misturado com enxofre, formando uma composição estável.
5. Produção de eletrodos: o material final é incorporado aos eletrodos por meio do processo padrão de fabricação de baterias.

Vantagens e desvantagens da bateria de lítio-enxofre

As baterias de lítio-enxofre podem ser alternativa mais sustentável às já conhecidas de íon-lítio convencional, pois, ainda têm como vantagem de serem mais fáceis de serem recicladas. Além disso, existe a possibilidade elas armazenarem até três vez mais do que as de íon-lítio.

Seu maior problema é a baixa condutividade do enxofre no cátodo, o que exige matrizes caras. É justamente isso que este processo resolve, obtendo carvão ativado a partir de lodo de esgoto. Elas ainda enfrentam outros desafios, como a degradação do cátodo após muitos ciclos de carga e descarga e sua estabilidade a longo prazo, o que ainda dificulta a sua adoção em escala comercial.

Stellantis já estuda uso da bateria de lítio-enxofre

No fim de 2024, a Stellantis e a Zeta Energy anunciaram um acordo de desenvolvimento conjunto com o objetivo de desenvolver baterias de lítio-enxofre para veículos elétricos.

Segundo grupo que controla marcas como Fiat, Jeep, Peugeot e Citroën, a tecnologia da bateria de lítio-enxofre oferece maior desempenho a um custo reduzido em comparação com as baterias tradicionais de íons de lítio. O enxofre, por ser amplamente disponível e econômico, diminui os custos de produção e reduz os riscos na cadeia de suprimentos. As baterias de lítio-enxofre da Zeta Energy utilizam resíduos, metano e enxofre não refinado, um subproduto de várias indústrias, e não necessitam de cobalto, grafite, manganês ou níquel.