Com o crescente interesse em veículos elétricos, a reciclagem de baterias tem se tornado um assunto cada vez mais importante.
As baterias de carros elétricos contêm uma variedade de materiais, alguns dos quais são valiosos e podem ser recuperados e reutilizados.
Embora já seja possível reciclar cerca de 95% dos componentes, a reciclagem efetiva desses materiais apresenta desafios técnicos e econômicos significativos.
Neste texto, vamos explorar o processo de reciclagem de baterias de carros elétricos, os benefícios ambientais e os desafios enfrentados.
Continue lendo para entender tudo sobre o assunto!
Como funcionam as baterias de carros elétricos?
Com o mercado de veículos elétricos em expansão, os consumidores ganham mais opções de marcas e modelos, por isso é importante entender os diferentes tipos de baterias e os materiais que as compõem.
De acordo com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, existem quatro tipos principais de sistemas de armazenamento de energia usados em veículos elétricos:
- Baterias de íon-lítio: são usadas em dispositivos como celulares e laptops e amplamente preferidas na indústria de veículos elétricos, devido a sua alta eficiência, bom desempenho em temperaturas elevadas, baixa autodescarga (uma reação química que causa perda de carga) e o fato de que a maioria de seus componentes podem ser reciclados;
- Baterias de níquel-hidreto metálico: podem ser encontradas em muitos híbridos no mercado, embora sejam substituídas pelas baterias de íon-lítio na maioria dos veículos elétricos plug-in. Os principais desafios com esse tipo de bateria são seu custo elevado, alta auto-descarga e baixo desempenho em temperaturas extremas. No entanto, são consideradas mais seguras do que as baterias de íon-lítio, devido à ausência de eletrólito líquido que pode vazar durante acidentes;
- Baterias de chumbo-ácido: são as mais baratas e as mais antigas. Carregá-las e operá-las normalmente resulta na emissão de hidrogênio, oxigênio e enxofre. Além disso, foram usadas para alimentar versões iniciais de veículos elétricos em 1970. Ainda hoje este tipo de bateria é utilizado em veículos para alimentar o motor de arranque, as luzes e o sistema de ignição;
- Ultracapacitores: são úteis para fornecer energia adicional em acelerações e subidas de ladeiras, podendo ser usados como armazenamento de energia secundária em veículos elétricos, liberando energia rapidamente, enquanto mantém as baterias principais.
A maior parte das baterias de carros elétricos são compostas por células de íon-lítio, iguais às encontradas em muitos dispositivos eletrônicos, como celulares e notebooks.
Essas células são agrupadas em módulos, que, por sua vez, são agrupados em pacotes de bateria maiores. Estes pacotes de baterias maiores formam o banco de bateria. E é ele que fica no assoalho do carro. O número de células e módulos varia a partir do modelo do carro elétrico e da capacidade da bateria utilizada.
Quando o carro elétrico está em movimento, as células da bateria descarregam a energia armazenada, fornecendo eletricidade ao motor elétrico.
Quando o veículo está parado, o banco de bateria pode ser recarregado em uma estação de recarga para veículos elétricos por meio de um cabo específico conectado ao veículo ou através de uma tomada residencial padrão anexada a um carregador portátil.
As baterias de carros elétricos possuem sistemas de gerenciamento térmico para garantir que as células operem dentro da faixa de temperatura ideal.Isso ajuda a prolongar a vida útil da bateria e maximizar seu desempenho.
Além disso, elas possuem sistemas de segurança que evitam superaquecimento e incêndios, um risco potencial com as baterias de íon-lítio.
Quanto tempo dura uma bateria?
A vida útil da bateria de um carro elétrico depende de vários fatores, como o modelo do veículo, a capacidade da bateria, a frequência de uso e a maneira como é carregada e descarregada.
Geralmente, as baterias de carros elétricos têm uma vida útil projetada de 8 a 10 anos, ou cerca de 160.000 a 240.000 km.
É importante lembrar que a bateria não deixará de funcionar completamente após sua vida útil. Em vez disso, sua capacidade diminuirá gradualmente, o que significa que o carro elétrico terá menos alcance com uma carga completa.
Muitos fabricantes de carros elétricos oferecem garantias de longevidade da bateria, o que significa que a bateria terá uma capacidade mínima após determinado período de tempo.
Além disso, os avanços contínuos na tecnologia de fabricação das baterias estão elevando sua durabilidade e aumentando a capacidade de armazenamento.
Mesmo após a garantia, a bateria chega ao fim da sua vida “automotiva” quando a capacidade residual alcança entre 70% e 80%. Após esse período, a bateria ainda pode ser aproveitada para outras aplicações, ou seja, ela pode ter uma segunda vida. E esta parte falaremos um pouco mais adiante.
Por dentro de uma bateria de carro elétrico
O item mais importante da tecnologia de veículos elétricos é a bateria. Os veículos elétricos modernos apresentam principalmente baterias de íons de lítio e polímeros de lítio devido à densidade de energia relativamente maior em comparação com o peso.
Os principais materiais encontrados são os componentes químicos lítio, manganês, cobre, cobalto, alumínio, grafite, aço e níquel. Todos esses componentes têm diferentes funções na bateria do veículo e contribuem para melhorar seu desempenho.
Essas baterias geralmente são compostas por várias células conectadas em série e/ou paralelo, para fornecer a tensão e capacidade desejadas.
De acordo com a Argonne National Laboratory, uma bateria de lítio só possui 7% do mineral. O correto seria chamar de bateria de grafite e cobre, mas pelo fato do lítio ser a parte vital de seu funcionamento, convencionou-se como bateria de íons de lítio.
Fonte: Argonne National Laboratory
Diferente das baterias de chumbo-ácido, não se tem metais pesados, mesmo assim algum cuidado com o cobre e o níquel são necessários.
Cada célula consiste em um ânodo (terminal positivo), um cátodo (terminal negativo) e um eletrólito, que permite a transferência de íons entre o ânodo e o cátodo durante o processo de carga e descarga.
O ânodo e o cátodo geralmente são feitos de metais como lítio, cobre, cobalto, níquel, manganês ou alumínio, já o eletrólito é uma solução de sal de lítio em um solvente orgânico.
Esse conjunto é protegido por uma carcaça externa resistente, geralmente feita de metal ou plástico, para proteger as células e ajudar a dissipar o calor gerado durante o uso.
Além das células individuais, as baterias de carros elétricos possuem um sistema de gerenciamento que monitora a tensão, a temperatura e o estado de carga de cada célula, protegendo a bateria contra sobrecarga, descarga excessiva e outros problemas.
Por razões óbvias, as baterias são feitas de materiais não inflamáveis tanto quanto possível, e seus sistemas de controle e gerenciamento térmico fornecem uma regulação cada vez mais rigorosa das condições de operação.
Design geralmente conservador e excesso de engenharia, padrões rigorosos de pureza de material de célula, ventilação e caminhos redundantes de transferência de calor ajudam na confiabilidade e segurança.
A construção interna exata das baterias varia de acordo com o modelo do carro elétrico e o fabricante da bateria, mas a maioria acaba seguindo a mesma estrutura.
A reciclagem de baterias de carros elétricos
Usar novamente as baterias e reciclar os materiais delas quando estão no fim de sua vida é uma maneira importante de proteger o meio ambiente e promover a sustentabilidade global. Isso faz parte da Economia Circular, que é uma forma de usar os recursos de forma eficiente.
Cada vez mais, a reciclagem e o reuso de baterias estão se tornando importantes em projetos de desenvolvimento tecnológico, recebendo financiamento e criando indústrias especializadas na área.
Benefícios ambientais da reciclagem de baterias
Em primeiro lugar, a reciclagem pode reduzir a quantidade de materiais valiosos, como lítio, cobalto e níquel, extraídos da natureza para produzir novas baterias.
Isso ajuda a reduzir o impacto ambiental da mineração desses materiais, que pode ser prejudicial para o meio ambiente e para as comunidades locais.
Além disso, a reciclagem de baterias de carros elétricos evita o acúmulo de baterias usadas em aterros sanitários e reduz a quantidade de resíduos perigosos que necessitam de um tratamento especial.
A reciclagem também diminui as emissões de gases de efeito estufa, já que a produção de novas baterias consome uma quantidade significativa de energia.
No entanto, a reciclagem de baterias de carros elétricos ainda enfrenta alguns desafios, como a falta de infraestrutura e tecnologias adequadas para separar e recuperar os materiais valiosos das baterias usadas.
Ainda assim, a crescente demanda por carros elétricos e a necessidade de soluções mais sustentáveis para lidar com as baterias usadas, incentivam pesquisas e investimentos em tecnologias mais eficientes.
Hoje em dia, já é possível encontrar empresas que conseguem recuperar mais de 95% dos materiais das baterias usadas e outras que já estão se preparando para recolher essas baterias e reciclá-las, como é o caso da Renault.
Processo de reciclagem: etapas e tecnologias envolvidas
Quando a bateria de um elétrico chega ao fim da sua “primeira vida”, existem três opções para a sua “segunda”:
- Reaproveitamento, quando várias embalagens são selecionadas e combinadas com base no estado residual, capacidade, etc., é uma opção.
- Recondicionamento de pack é uma segunda opção viável. Essencialmente, os packs de bateria são desmontados e, em seguida, as células são recondicionadas individualmente e reembaladas em novos módulos.
- Reciclagem, que envolve extrair os metais valiosos da bateria e reutilizá-los.
Como a projeção é de aumento da demanda de íons de lítio, a cadeia de suprimentos não está preparada para suportar esse crescimento. Assim, a reciclagem seria o melhor caminho.
O processo de reciclagem de baterias de carros elétricos varia dependendo do tipo de bateria e da tecnologia utilizada. No entanto, geralmente envolve várias etapas, como:
- Desmontagem: as baterias são desmontadas e as células individuais são removidas;
- Trituração: as células são trituradas para quebrar as conexões entre os materiais e separar os componentes;
- Separação: os materiais são separados em diferentes frações, com base em suas propriedades físicas e químicas;
- Purificação: essas frações são purificadas, removendo-se impurezas e contaminantes;
- Recuperação de metais: os metais valiosos, como lítio, cobalto, níquel e alumínio, são recuperados e refinados para reutilização na produção de novas baterias.
Tecnologias diferentes podem ser usadas em cada etapa do processo de reciclagem, incluindo mecânicas, químicas e piro metalúrgicas.
Por exemplo, algumas empresas estão desenvolvendo tecnologias que usam água para separar os materiais das baterias, enquanto outras utilizam processos pirometalúrgicos que envolvem altas temperaturas para separar e recuperar os metais.
Embora existam desafios na reciclagem de baterias de carros elétricos, a pesquisa e o desenvolvimento contínuo ajudam a melhorar as tecnologias e reduzir os custos.
Isso pode tornar a reciclagem uma opção mais viável e sustentável para lidar com as baterias usadas de carros elétricos.
Segunda vida da bateria
A “segunda vida” da bateria se refere à reutilização das baterias de carros elétricos que foram retiradas de veículos, devido ao desgaste ou à perda da capacidade de armazenamento de energia.
Essas baterias ainda podem ter uma quantidade significativa de energia útil e, em vez de descartá-las, é possível reutilizá-las para outros fins.
Uma das possibilidades de segunda vida da bateria é a utilização em sistemas de armazenamento de energia estacionária, como em residências, edifícios comerciais e até mesmo em redes elétricas.
As baterias são agrupadas para criar um sistema de armazenamento de energia que será usado para estocar energia durante períodos de baixa demanda e fornecer energia durante períodos de alta demanda, ajudando a estabilizar a rede elétrica. Esse sistema também é conhecido como backup de energia.
Outra possibilidade é a reutilização das baterias em veículos com desempenho menos exigente, como carros elétricos de baixa velocidade ou bicicletas elétricas.
O processo de reciclagem da bateria estende sua vida útil e reduz a quantidade de materiais descartados incorretamente. No entanto, há desafios técnicos e econômicos na implementação dessas soluções, incluindo a garantia de segurança e confiabilidade das baterias, além da necessidade de serem economicamente viáveis em comparação com outros recursos de armazenamento de energia.
Leia também: Carregamento Bidirecional: como carros elétricos podem fornecer energia para residências
Desafios da reciclagem de baterias de carros elétricos
A reciclagem de baterias de carros elétricos apresenta alguns desafios, incluindo:
- Variedade de materiais: as baterias de carros elétricos contêm uma variedade de materiais, como lítio, cobalto, níquel, alumínio e plásticos. A reciclagem efetiva requer a separação desses materiais em frações puras e limpas, o que pode ser um processo caro e complexo;
- Toxicidade: algumas baterias contêm substâncias tóxicas, como o ácido sulfúrico, que se não descartado corretamente, causa danos ambientais. A reciclagem de baterias requer um processo cuidadoso e regulamentado para garantir que essas substâncias sejam tratadas com segurança;
- Tecnologia em evolução: a tecnologia de fabricação das baterias de carros elétricos está em constante evolução, o que significa que o processo ideal de reciclagem ainda está em desenvolvimento.
- Custos: a reciclagem de baterias pode ser cara, especialmente se a demanda por materiais recuperados for baixa, o que pode tornar a prática menos atraente para empresas e governos;
- Infraestrutura: o processo de reciclagem requer uma infraestrutura dedicada, incluindo instalações especializadas e sistemas de coleta e transporte para lidar com as baterias usadas. Sem essa infraestrutura, pode ser difícil e caro reciclar baterias de carros elétricos em grande escala.
Embora esses desafios existam, à medida que a demanda por baterias de carros elétricos aumenta, é provável que haja mais incentivos para o desenvolvimento de soluções para esses desafios.
Conclusão
A reciclagem de baterias de veículos elétricos é uma parte crucial da busca por sustentabilidade e economia circular. A reutilização dos materiais presentes nas baterias em fim de vida é uma prática essencial para minimizar o impacto ambiental e aproveitar os recursos de forma eficiente.
Com o aumento da conscientização sobre a importância da sustentabilidade, projetos de desenvolvimento tecnológico voltados para a reciclagem de baterias estão ganhando cada vez mais apoio financeiro e impulsionando a criação de cadeias produtivas especializadas nessa área.
Investir em práticas de reciclagem de baterias de veículos elétricos é fundamental para garantir um futuro mais sustentável e promover a transição para uma economia circular.
No contexto de sustentabilidade, a Tupinambá Energia se destaca como uma empresa que atua de forma responsável e inovadora, oferecendo uma ótima experiência de carregamento para motoristas de veículos elétricos, e que se preocupa com as mudanças climáticas e impactos no meio ambiente.
Desde 2020, a empresa ajudou a reduzir mais de 420 toneladas de CO2 que seriam lançados na atmosfera – uma quantidade que precisaria de 20 mil árvores para absorver todo o gás emitido. Se você gostou deste conteúdo, navegue pelo blog e encontre mais sobre sustentabilidade, mobilidade elétrica, infraestrutura e veículos elétricos.
