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Sexta-feira, Maio 27, 2022

O que é preciso para tirar os aviões elétricos do chão

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Alguns anos atrás, enquanto dirigia em um trecho da interestadual entre Pittsburgh e São Francisco, Venkat Viswanathan começou a se sentir um pouco existencial. Sua viagem estava indo bem – quase bem demais, ele pensou. Ele cantarolava por algumas centenas de quilômetros de cada vez, parando brevemente para as refeições ou para apreciar a paisagem do início do verão. Foi a clássica viagem de carro americana. E não era nada notável que ele estivesse fazendo isso em um carro elétrico.

Viswanathan, cientista da Carnegie Mellon University, é especialista em baterias de alta densidade de energia – projetos que são feitos para armazenar muito suco em pouco espaço. Às vezes, isso envolve uma química que pode parecer quase fantasiosa; o unobtanium da tecnologia de bateria. Mas depois daquele verão sendo impulsionado pelo país por uma bateria totalmente disponível, ele começou a considerar uma aplicação diferente para seu trabalho. “Eu estava tipo, ‘Espere, o que estou fazendo com todas essas novas baterias que estou inventando?’” lembra Viswanathan. “Quem vai precisar deles?” Havia outra maneira de viajar de costa a costa, ele percebeu, uma que as baterias estavam longe de descarbonizar: voar.

Nos últimos anos, a indústria de baterias principalmente focado em carros, produzindo melhorias constantes e incrementais para uma determinada abordagem científica. Isso envolve íons de lítio que se movem entre um cátodo composto por alguns óxidos metálicos – incluindo níquel, cobalto, manganês e ferro – e um ânodo feito de grafite. Esta receita clássica ficou muito boa. Recentemente, as baterias de íon-lítio aumentaram a autonomia dos carros de passeio para além de 400 milhas – quase tão bom quanto muitos motores de combustão, e o suficiente para superar a “ansiedade de autonomia” que pode deixar alguns motoristas relutantes em usar a eletricidade. Mas à medida que se aproximam do limite teórico de quanta energia podem armazenar, as baterias de íons de lítio permanecem bem aquém do que é necessário para a maioria das aeronaves.

A indústria da aviação tem lidado com esse problema há algum tempo. A indústria contribui com cerca de 2% das emissões globais de carbono – um número relativamente pequeno, mas que deve crescer acentuadamente à medida que mais partes do mundo subirem aos céus. (Apenas cerca de uma em cada 10 pessoas voam todos os anos, e um estudo de 2018 estimou que 1% da população mundial é responsável por metade das emissões da aviação.) Se esses aviões forem elétricos, acredita Viswanathan, as baterias precisarão ser repensadas radicalmente. Mesmo jatos regionais destinados a saltos relativamente curtos exigem baterias leves, mas suficientemente poderosas. Eles precisam de energia suficiente para decolar e, em seguida, energia suficiente para navegar com segurança por longas distâncias. É possível que nunca seja prático – e que a aviação mais verde exigirá outras abordagens, como hidrogênio ou combustível sintético de aviação.

Ou repensando alguns fundamentos da bateria. Na semana passada, juntamente com outros especialistas em baterias e aviação, Viswanathan publicado em Natureza o que ele considera um “despertar” para a indústria investir em ciência básica além da movimentação de íons de lítio. Em particular, os autores defendem novos cátodos envolvendo materiais mais exóticos, alguns dos quais produzem o que é conhecido como reações de conversão, que movem mais elétrons e podem potencialmente armazenar mais energia. São coisas que as pessoas não consideram desde a década de 1970, quando o cobalto começou a prevalecer. O projeto do Departamento de Energia dos EUA estabeleceu uma meta de construir uma bateria que possa armazenar 500 watts-hora de energia por quilo. Viswanathan e seus coautores acham que, para um cavalo de batalha dos céus, como o Boeing 737, precisaremos dobrar isso e precisaremos de novos produtos químicos para chegar lá. “Estamos tentando mover a trave”, diz ele.

A bateria de iões de lítio é uma história de amor química. Íons e elétrons de lítio, uma vez separados uns dos outros por uma carga, sempre procuram se reunir. O deslocamento desses elétrons através de uma célula de bateria é o que gera uma corrente. Mas, nesse sentido, o lítio é limitado porque tem apenas um elétron para ceder. Em teoria, mais elétrons se movendo significaria mais energia, algo que outros elementos podem oferecer. Tente iodo, talvez, ou enxofre ou flúor, e você pode obter mais elétrons zumbindo.



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