Pesquisadores da Universidade do País Basco (Espanha) desenvolveram baterias de íons de sódio que utilizam cascas de sementes de girassol como material para o ânodo. Os primeiros protótipos, montados no formato botão, alcançaram até 1.000 ciclos de carga e descarga, retendo 91% da capacidade inicial após 200 ciclos a uma densidade de corrente de 130 mA/g. Os resultados sugerem uma alternativa promissora às baterias de lítio, aliando performance energética à redução de impactos ambientais.
Biomassa como matéria-prima para ânodos
O estudo partiu da premissa de que o sódio é mais abundante e acessível do que o lítio, mas depende de componentes internos igualmente sustentáveis para atingir todo o seu potencial. A equipa espanhola concentrou-se, então, no ânodo — o terminal negativo responsável por armazenar íons durante o processo de carga.
Várias fontes de biomassa foram submetidas a carbonização e posterior caracterização eletroquímica: borras de café, talos de plantas, arbustos de espécies invasoras, sementes de uva, espigas de milho e resíduos orgânicos diversificados. Entre as amostras, apenas o carbono proveniente de cascas de sementes de girassol reuniu porosidade adequada, boa condutividade e estabilidade estrutural para suportar a inserção e extração repetida de íons de sódio.
Após a otimização do processo, a equipa combinou o ânodo de girassol a diferentes cátodos que contêm vanádio, ferro e titânio — metais considerados menos críticos que cobalto ou níquel. A configuração resultou em baterias recarregáveis capazes de manter uma capacidade de descarga de 105 mAh/g, valor que se mantém competitivo face a soluções comerciais baseadas em lítio quando considerado o menor custo do sódio.
Desempenho e avaliação ambiental
Além dos testes eletroquímicos, foi conduzida uma análise de ciclo de vida para estimar emissões de carbono, consumo de energia e uso de recursos ao longo da fabricação, utilização e descarte das células. A combinação casca de girassol/vanádio apresentou o melhor equilíbrio entre densidade energética e pegada ambiental.
Os autores destacam que a maior parte do impacto de produção situa-se na etapa de tratamento térmico da biomassa. Mesmo assim, o pré-tratamento utiliza temperaturas inferiores às necessárias para grafitização de ânodos de lítio, reduzindo gastos energéticos. O reaproveitamento de um resíduo agrícola abundante também minimiza custos de matéria-prima e evita descarte em aterros.
No quesito durabilidade, as baterias mantiveram desempenho estável durante 1.000 ciclos completos, número já adequado para aplicações estacionárias de armazenamento de energia e, potencialmente, para dispositivos eletrônicos de menor consumo. Segundo os investigadores, o comportamento se deve à estrutura amorfa do carbono de girassol, que acomoda a expansão volumétrica típica dos íons de sódio sem fraturar o material.
Etapas para produção em escala
Apesar dos resultados laboratoriais animadores, os protótipos ainda são produzidos no tamanho de pilhas tipo botão, com capacidade limitada a estudos de viabilidade. A equipa trabalha agora em células cilíndricas e prismáticas de maior dimensão. Entre os desafios apontados estão a uniformidade do carbono obtido em lotes industriais, a integração com eletrólitos comerciais e o ajuste da densidade de energia para concorrer com baterias de lítio em veículos elétricos.
Imagem: Tecnologia e Inovação
O custo também permanece superior ao desejado, refletindo principalmente a escala reduzida de produção e o uso de vanádio em parte dos cátodos. Pesquisas paralelas avaliam a substituição por ferro e titânio em maiores proporções, metais ainda mais abundantes e baratos.
A coordenação do projeto sublinha que o objetivo não é substituir completamente o lítio, mas oferecer alternativas múltiplas para diferentes aplicações. Para sistemas de armazenamento estacionário, por exemplo, a densidade energética pode ser menor, desde que acompanhada de menor preço, longa vida útil e menor pegada ambiental — requisitos que as células de sódio com casca de girassol já atendem em boa medida.
Contexto e perspectivas
O avanço surge num momento em que a cadeia global de lítio enfrenta pressão de custos e preocupações socioambientais relativas à extração. O sódio, obtido principalmente de sais e água do mar, apresenta disponibilidade ampla, mas depende de arquiteturas internas eficientes. A incorporação de resíduos agrícolas ao design dos ânodos reforça o apelo sustentável e pode estimular cadeias de valor locais para produtores de girassol.
Ainda que o caminho até à comercialização exija otimização de processos e certificações de segurança, especialistas veem potencial em abordagens de economia circular como a proposta pelo grupo espanhol. Laboratórios de outros países investigam materiais semelhantes, baseados em caroços de azeitona, cascas de amendoim e até restos de algas. Esses esforços reforçam a tendência de converter resíduos orgânicos em componentes de alto valor agregado.
Enquanto isso, políticas públicas que incentivem tecnologias de menor impacto ambiental podem acelerar a transição do laboratório para a indústria. Subsídios para pesquisa, linhas de crédito verde e metas de conteúdo reciclado em dispositivos de armazenamento despontam como mecanismos possíveis.
Com a demonstração de desempenho competitivo, estabilidade prolongada e menor pegada ambiental, as baterias de íons de sódio com ânodos de cascas de girassol posicionam-se como candidatas sólidas a complementar, e em alguns cenários substituir, as tecnologias dominadas pelo lítio. Os próximos anos revelarão se a escalabilidade econômica acompanhará o avanço científico observado até aqui.
