A Universidade de São Paulo (USP) alcançou um marco significativo no desenvolvimento de baterias com a criação de uma bateria funcional de nióbio que atinge 3 volts, é recarregável e opera fora das condições ideais de laboratório. A tecnologia, que já está em fase de testes industriais, representa uma inovação brasileira com potencial para transformar o mercado de armazenamento de energia.
O desenvolvimento começou há dez anos sob a liderança do professor Frank Crespilho, do Instituto de Química de São Carlos (IQSC/USP), pesquisador do Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica e Sustentabilidade (INCT) e líder do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces da USP. O trabalho foi conduzido no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP), onde a equipe enfrentou o principal obstáculo para baterias de nióbio: a degradação do metal em ambientes eletroquímicos convencionais, especialmente na presença de água e oxigênio.
"Eu já sabia que a natureza resolvia esse problema há bilhões de anos", destaca Crespilho. "Em sistemas biológicos, como enzimas e metaloproteínas, metais altamente reativos mudam de estado eletrônico o tempo todo sem se degradar, porque operam dentro de ambientes químicos muito bem controlados". Inspirado por esse princípio, o pesquisador descobriu como controlar o ambiente químico para estabilizar o nióbio.
A solução veio com a criação de uma "caixa de proteção inteligente" para o nióbio, chamada de NB-RAM (Niobium Redox Active Medium). "Dentro dela, o interruptor [nióbio] pode mudar de nível várias vezes, de forma controlada, sem se degradar. É exatamente isso que os sistemas biológicos fazem, e foi isso que adaptamos para a bateria de nióbio", explica o pesquisador.
Grande parte do avanço prático da bateria é resultado do trabalho dedicado da pesquisadora da USP Luana Italiano, que passou dois anos refinando o sistema para alcançar estabilidade e reprodutibilidade. O processo envolveu dezenas de versões experimentais, com ajustes sucessivos no ambiente químico e nos mecanismos de proteção do material ativo.
"Não bastava fazer a bateria funcionar uma única vez. Ao longo de dois anos de trabalho no projeto, nosso foco foi garantir estabilidade, repetibilidade e controle fino dos parâmetros", ressalta Luana. Segundo ela, o principal desafio foi encontrar o equilíbrio entre proteger o sistema e manter seu desempenho elétrico: "Se você protege demais, a bateria não entrega energia. Se protege de menos, ela se degrada".
Como resultado desse trabalho minucioso, o sistema passou a funcionar de forma estável não apenas em condições de laboratório, mas também em arquiteturas próximas das utilizadas pela indústria. "É um sistema que já funciona em formatos reais", afirma a pesquisadora. A tecnologia, que já tem um protótipo funcional, teve sua patente depositada pela USP e alcançou 3 volts – faixa de tensão compatível com a maioria das baterias comerciais atuais.
A bateria já foi testada em formatos industriais padrão, como células tipo coin (moeda) e pouch (laminadas flexíveis), em parceria com o pesquisador Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp). Nesses sistemas, a bateria foi carregada e descarregada diversas vezes, demonstrando a prova de conceito em ambientes controlados.
Segundo Crespilho, para avançar para a fase final do desenvolvimento será necessário criar um centro multimodal de pesquisa e inovação, envolvendo governos estadual e federal, universidades e startups de base tecnológica. "A bateria de nióbio desenvolvida na USP mostra que o Brasil não precisa apenas exportar recursos, mas pode liderar tecnologias; desde que a ciência seja tratada como prioridade nacional", afirma o pesquisador.
O desenvolvimento representa mais do que uma inovação tecnológica isolada – simboliza a capacidade brasileira de transformar recursos naturais, como o nióbio do qual o país é grande produtor, em produtos de alto valor agregado através da pesquisa científica de ponta.
